缓冲层对钴铁氧体薄膜结构和性能影响

论文摘要

钴铁氧体（CoFe2O4）薄膜具有较高的矫顽力与磁晶各向异性，化学稳定性和耐磨损性能，可作为高密度磁记录介质。本论文主要研究了缓冲层对CoFe2O4／Si（100）薄膜微观结构与磁性能的影响，缓冲层分别是Fe3O4和TbFeCo。采用直流磁控溅射技术以及真空退火制备了Fe3O4薄膜，并在Fe3O4薄膜上采用射频磁控溅射技术制备CoFe2O4薄膜。制备的CoFe2O4／Fe3O4／Si（100）薄膜经过常规退火处理，具有立方尖晶石结构，无择优取向。Fe3O4缓冲层降低了钴铁氧体薄膜的晶化温度，促进了钴铁氧体薄膜的结晶。CoFe2O4／Fe3O/Si（100）薄膜的晶格常数随退火温度升高而减小，膜中存在较大应力，且薄膜具有柱状生长结构。薄膜磁性能为各向同性，垂直于膜面和平行于膜面方向矫顽力近似，500℃退火样品具有最大矫顽力，其垂直于膜面方向矫顽力和平行于膜面方向矫顽力分别为539．6KAm-1和405．2KAm-1，具有高饱和磁化强度和剩余磁化强度，其矩形度为0．67。在采用直流磁控溅射技术制备的非晶TbFeCo缓冲层薄膜上制备CoFe2O4薄膜。经过常规退火处理后的CoFe2O4／TbFeCo／Si（100）薄膜具有立方尖晶石结构，其结晶取向受退火温度影响，300℃退火时，薄膜具有（111）择优取向，退火温度较高时具有（400）择优取向。CoFe2O4／TbFeCo／Si（100）薄膜的晶格常数随退火温度升高而减小，膜中存在较大应力，薄膜具有柱状生长结构。TbFeCo缓冲层在抑制基片中Si扩散进入钴铁氧体薄膜的同时导致了缓冲层Tb扩散进入薄膜中。CoFe2O4/TbFeCo／Si（100）薄膜磁性能得到改善，具有高度垂直各向异性。300℃退火样品即具有高矫顽力，其垂直于膜面和平行于膜面方向矫顽力分别达616．0 KAm-1和360．5 KAm-1，但其垂直于膜面方向矩形度仅0．49。800℃退火薄膜矫顽力达到最大值，其垂直于膜面和平行于膜面方向矫顽力分别为832．6 KmA-1和381．6KAm-1，垂直于膜面方向矩形度为0．73，900℃退火薄膜具有最大垂直于膜面方向矩形度，达0．90。同时薄膜具有高饱和磁化强度和剩余磁化强度，且CoFe2O4／TbFeCo／Si薄膜的居里温度受退火温度影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磁记录技术及材料的发展
• 1.2.1 磁记录技术的发展
• 1.2.2 磁记录材料的发展
• 1.3 钴铁氧体薄膜的应用与研究进展
• 1.3.1 钴铁氧体及其研究应用
• 1.3.2 钴铁氧体薄膜的研究进展
• 1.3.2.1 脉冲激光沉积法（Pulse Laser Deposition）
• 1.3.2.2 磁控溅射法（Magnetron Sputtering）
• 1.4 本论文的研究内容
• 2O₄薄膜的制备、表征和测试'>第二章 CoFe₂O₄薄膜的制备、表征和测试
• 2.1 实验方法及过程
• 2O₄薄膜的制备'>2.2 CoFe₂O₄薄膜的制备
• 2.2.1 靶材的制备
• 2.2.2 基片的选择与清洗
• 2.2.3 薄膜的制备方法
• 2O₄薄膜的分析和测试'>2.3 CoFe₂O₄薄膜的分析和测试
• 2.3.1 薄膜的相结构分析
• 2.3.2 薄膜的微观形貌分析
• 2.3.3 薄膜的微观组分分析
• 2.3.4 薄膜的磁性能测试
• 2O₄/Si（100）薄膜的微观结构和磁性能'>第三章 CoFe₂O₄/Si（100）薄膜的微观结构和磁性能
• 3.1 薄膜制备
• 2O₄/Si（100）薄膜的微观结构与形貌分析'>3.2 CoFe₂O₄/Si（100）薄膜的微观结构与形貌分析
• 2O₄/Si（100）薄膜的微观结构'>3.2.1 CoFe₂O₄/Si（100）薄膜的微观结构
• 2O₄/Si（100）薄膜的形貌'>3.2.2 CoFe₂O₄/Si（100）薄膜的形貌
• 2O₄/Si（100）薄膜的磁性能'>3.3 CoFe₂O₄/Si（100）薄膜的磁性能
• 3.4 退火温度对薄膜居里温度的影响
• 3.5 本章小结
• 2O₄/Fe₃O₄/Si（100）薄膜的微观结构和磁性能'>第四章 CoFe₂O₄/Fe₃O₄/Si（100）薄膜的微观结构和磁性能
• 3O₄缓冲层和CoFe₂O₄薄膜的制备'>4.1 Fe₃O₄缓冲层和CoFe₂O₄薄膜的制备
• 3O₄缓冲层的微观结构'>4.2 Fe₃O₄缓冲层的微观结构
• 4.3 缓冲层厚度和基片温度对薄膜性能影响
• 2O₄/Fe₃O₄/Si（100）薄膜形貌和微观结构表征'>4.4 CoFe₂O₄/Fe₃O₄/Si（100）薄膜形貌和微观结构表征
• 2O₄/Fe₃O₄/Si（100）薄膜的微观结构'>4.4.1 CoFe₂O₄/Fe₃O₄/Si（100）薄膜的微观结构
• 2O₄/Fe₃O₄/Si（100）薄膜的形貌分析'>4.4.2 CoFe₂O₄/Fe₃O₄/Si（100）薄膜的形貌分析
• 2O₄/Fe₃O₄/Si（100）薄膜的磁性能'>4.5 CoFe₂O₄/Fe₃O₄/Si（100）薄膜的磁性能
• 4.6 本章小结
• 2O₄/TbFeCo/Si（100）薄膜的微观结构和磁性能'>第五章 CoFe₂O₄/TbFeCo/Si（100）薄膜的微观结构和磁性能
• 2O₄薄膜的制备'>5.1 TbFeCo缓冲层和CoFe₂O₄薄膜的制备
• 2O₄/TbFeCo/Si（100）薄膜的微观结构和形貌分析'>5.2 CoFe₂O₄/TbFeCo/Si（100）薄膜的微观结构和形貌分析
• 2O₄/TbFeCo/Si（100）薄膜的微观结构'>5.2.1 CoFe₂O₄/TbFeCo/Si（100）薄膜的微观结构
• 2O₄/TbFeCo/Si（100）薄膜的形貌分析'>5.2.2 CoFe₂O₄/TbFeCo/Si（100）薄膜的形貌分析
• 2O₄/TbFeCo/Si（100）薄膜的磁性能'>5.3 CoFe₂O₄/TbFeCo/Si（100）薄膜的磁性能
• 5.4 退火温度对薄膜居里温度的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的研究成果