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SmCo基薄膜的制备与性能研究

梁峥  
【摘要】:SmCo基稀土永磁材料是功能材料中的重要组成部分,由其制备而成的磁性器件,被大量应用于国防技术、航空航天、信息网络、自动化、微机电系统等多个领域。在SmCo薄膜的应用中,由于薄膜材料的形状各向异性难以克服,要得到可实用化、易磁化轴垂直面外的永磁薄膜来提供外场是部分磁性器件在薄膜化和片式化过程中一项瓶颈技术。本文针对SmCo基磁性薄膜的性能研究,制备了一系列SmCo薄膜,通过改变溅射功率密度、退火温度、退火方式、薄膜膜厚、添加不同元素缓冲层等方式,对薄膜的磁学性能进行了宏观调控,并通过振动样品磁强计(VSM)、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)等表征手段对薄膜磁性能进行宏观及微观表征,从而确定薄膜的最优磁性能。通过实验发现,在溅射靶材时,将功率密度设定为1.77W/cm2,工作气体维持在0.9Pa,添加Cr缓冲层,退火温度固定为700°C,膜厚800nm左右时,薄膜的磁性能最佳,此时薄膜的面内矫顽力为311.5Oe、矩形比为0.62、面外矫顽力为1070Oe、矩形比为0.17、饱和磁化强度为9.05kGs。最后本文研究了SmCo基薄膜在柔性基衬底上的应用,提出通过物理剥离的手段,实现高温退火下的SmCo基薄膜在柔性衬底上的转移,并取得了良好的磁学性能,转移后的薄膜面内矫顽力达1077Oe,饱和磁化强度为3.7 kGs,剩余磁化强度达1.3 kGs,此时薄膜的矩形比为0.35;面外矫顽力大小为1290Oe,饱和磁化强度为3.8kGs,剩余磁化强度的大小为1kGs,在面外,薄膜的矩形比为0.26,为在柔性材料衬底上实现高温薄膜的转移提供了新思路。


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