（Ag）/Fe/Ag纳米薄膜的制备、微结构和磁特性研究

论文摘要

探索和研究新型磁性材料的物性和微结构之间的关系一直以来都是磁学领域的研究热点。尤其是近年来,伴随着器件的小型化,磁性器件单元的尺度越来越小,因此纳米尺度受限体系的磁学性质的研究就显得尤为重要了。这些受限体系的磁组态往往表现出新颖的物理现象,因而受到国内外同行的广泛关注。本论文利用对靶磁控溅射法制备了一系列Ag/Fe/Ag,Fe/Ag铁磁金属纳米薄膜,并利用VSM、XRD和SPM等对材料的磁特性和微结构进行了研究。取得的主要研究结果如下:1.在室温下采用磁控溅射法制备了Ag(x nm) /Fe (35 nm) /Ag (x nm)系列薄膜,覆盖层和衬底层的厚度x = 1,2,3,4,和5 nm。对样品的微结构和磁特性进行了研究。我们发现衬底层和覆盖层厚度对于样品的微结构和磁性能影响很大。Ag层厚度为3纳米时矫顽力最大约为135 Oe,粗糙度最小约为0.7。同时XRD衍射图谱证明磁晶各向异性对样品矫顽力的影响不大,样品的形状各向异性起主要作用。2.在室温下采用磁控溅射法制备了Ag(3nm)/Fe(xnm)/Ag(3nm)薄膜样品。x=10,15,25,35和40 nm。发现Fe磁性层的厚度对样品的磁性能和微结构有很大的影响。磁性层厚度为35纳米时,样品垂直矫顽力较大约为135 Oe。且平均粒径和磁畴尺寸也比较小。3.采用对靶磁控溅射法制备的Ag(3 nm)/Fe(35 nm)/Ag(3 nm)纳米薄膜。随后进行30分钟的原位退火,发现退火温度对样品微结构和磁特性有重要影响。随退火温度的增加,矫顽力呈先稍微减小后增加的趋势。退火温度为500℃时,矫顽力达到最大,垂直矫顽力约为3.3 KOe,表面平均粗糙度约为1.2 nm,δM曲线表明此时颗粒间交换耦合作用较弱,静磁相互作用较强。4.采用直流对靶磁控溅射法在普通玻璃基片上制备了Fe(35nm)/Ag(3nm)薄膜,随后进行30 min原位退火。发现500℃原位退火时,样品的垂直膜面矫顽力最大约为522 Oe,不同的退火温度,对样品的微结构和磁特性影响很大

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 引言
• 1.1 磁记录薄膜介质的发展及研究现状
• 1.1.1 薄膜概述
• 1.1.2 磁记录薄膜概述
• 1.2 表征磁记录介质性能的参数
• 1.2.1 矫顽力
• 1.2.2 饱和磁化强度（Saturation Magnetization, Ms）和剩余磁化强度 （Remanence Magnetization,Mr）
• 1.2.3 磁滞回线的方形度
• 1.2.4 颗粒临界尺寸
• 1.3 磁记录薄膜中的退磁场
• 1.4 磁记录薄膜中磁性颗粒之间的相互作用
• 1.4.1 δ M （ H）曲线
• 1.4.2 Henkel 曲线
• 1.5 影响矫顽力的主要因素
• 1.5.1 磁晶各向异性
• 1.5.2 应力各向异性
• 1.5.3 形状各向异性
• 1.6 本论文的研究
• 1.7 本论文的研究内容
• 2 样品的制备及测试方法
• 2.1 薄膜样品的制备工艺
• 2.1.1 真空蒸镀法（Vacuum Evaporating）
• 2.1.2 溅射法（Sputtering）
• 2.1.3 磁控溅射法（Magnetron Sputtering）
• 2.1.4 共溅射（Co-sputteri ng）和反应溅射法（Reactive Magnetron Sputtering）
• 2.2 薄膜的生长过程
• 2.3 薄膜样品的测试及原理
• 2.3.1 确定结构的X光测量及原理
• 2.3.2 扫描探针显微镜的观测
• 2.3.3 振动样品磁强计（Vibrating Sample Magnetometer, VSM）
• 2.4 样品的制备及后处理
• 2.4.1 基片清洗
• 2.4.2 溅射镀膜
• 2.4.3 薄膜的后处理
• 3 实验内容
• 3.1 Ag 层厚度对 Ag/Fe/Ag 薄膜的微结构和磁特性的影响
• 3.2 Fe 层厚度对 Ag/Fe/Ag 薄膜的微结构和磁特性的影响
• 3.3 退火温度对 Ag/Fe/Ag 薄膜的微结构和磁特性的影响
• 3.4 退火温度对 Fe/Ag 薄膜的微结构和磁特性的影响
• 4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间科研成果