Tb/Fe_(50)Mn_(50)多层膜层间与界面交换耦合的研究

采用磁控溅射技术制备了Tb/Fe50[Mn]50 n多层膜,用Versalab振动样品磁强计测量薄膜样品在不同温度下的磁滞回线,研究了Tb/Fe50[Mn]50 n多层膜体系矫顽力和温度、薄膜层数及反铁磁层厚度的关系,以及薄膜铁磁层与反铁磁层界面耦合作用和铁磁层的层间耦合作用.研究发现铁磁层与反铁磁层的界面耦合作用随温度升高而增加,且存在随薄膜厚度增加而增大的转变温度Tt.当TTt时,界面耦合使矫顽力减小;当TTt时,使矫顽力增大.铁磁层的层间耦合作用随反铁磁层厚度在铁磁耦合和反铁磁耦合之间振荡变化,当TTt时耦合作用强度随温度增加而减小,但当TTt时,耦合作用突然增强.     

厚度对L1_0-FePt薄膜的结构和磁性的影响

采用磁控溅射法在Si0001基片上制备了FePt薄膜,薄膜样品经过650℃热处理1 h.利用X射线衍射仪和振动样品磁强计对样品的结构和磁性进行了测量和分析.结果表明,样品经过650℃热处理后均形成了有序面心四方结构的L10-FePt相.当FePt薄膜厚度达到20 nm时,样品平行膜面和垂直膜面的矫顽力最大,分别是9.2和8.0 kOe.随着厚度的增加,样品平均晶粒度增大,平行膜面和垂直膜面的矫顽力均呈现减小趋势.     

沉积厚度对L10-FePt薄膜(001)织构和磁性的影响

采用直流磁控溅射方法在表面氧化的Si(001)基片上制备不同厚度的FePt薄膜, 并利用原子力显微镜(AFM)、 X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)表征样品的形貌、结构和磁性. 结果表明: 将薄膜样品在H₂气氛中经600 ℃退火1 h, 得到了L1₀-FePt薄膜; 薄膜具有(001)织构或明显的(001)取向生长, 随着沉积厚度
的增加, FePt的晶粒尺寸变大, 样品的有序化程度增大, (001)取向生长呈减弱的趋势; 样品均具有明显的垂直磁各向异性, 随着薄膜厚度的增加, 平行膜面矫顽力增大, 垂直膜面矫顽力先增大后减小, 当沉积厚度为10 nm时, 样品的垂直磁各向异性最佳.     

在磁场中垂直入射涂镀的Fe—Ni膜的各向异性理论

本文提出了,在磁场中垂直入射的 Fe-Ni 合金膜的磁各向异性理论,理论认为,Fe-Ni 膜的各向异性主要是由晶粒间空隙宽度的各向异性、磁致伸缩所引起的各向异性和原子对有序排列的各向异性组成,其常数的表述式为K~*=14I_t~2I_T~2(b/γ)+(9/4)λ_tλ_TE+K_P~*.式右的第一、二和三项分别对应于上述的三种各向异性;其中 b 是晶粒间的平均空隙宽度;I_t.λ_t 和 E 分别为测量温度下的饱和磁化强度、磁致伸缩系数和弹性模量;I_Tλ_T 和γ为涂镀膜过程中的衬底温度下的饱和磁化强度、磁致伸缩系数和晶粒表面张力系数。理论对于下列关系的计算结果与实验结果符合得很好,即(i)分别在20℃、300℃和450℃涂镀或回火的 Fe-Ni 合金膜(40%～100%Ni)的各向异性常数和成分的关系.(ii)分别在20℃、350℃和450℃涂镀或回火的55%Ni-Fe 膜的各向异性常数和温度的关系。此外,理论能够解释磁膜的磁场回火特性以及各向异性常数与衬底物质和膜厚度的关系的实验资料,计算结果表明,在现有电子显微镜的技术水平下,直接观察垂直入射膜的晶粒的形状各向异性是不可能的。     

浸渍法制备聚苯乙烯滤光膜均匀性的研究

利用浸渍法制备了聚苯乙烯(C8H8)滤光膜,通过改变薄膜在溶液气氛中的静置时间,制备了不同的样品.用α-step100台阶仪测量样品厚度,并研究了薄膜均匀性与静置时间的关系.结果表明,静置时间对C8H8滤光膜的均匀性是有影响的.用插值方法进行拟合,修正了计算膜层厚度的Landau-Levich理论公式,修正后的公式可适用于固化的薄膜厚度计算.     

Ag/FePt/C薄膜的结构和磁性

采用直流和射频磁控溅射在Si(001)基片上制备Ag/FePt/C薄膜,并将其在不同温度下进行真空热处理,得到了具有高矫顽力的L10-FePt薄膜.利用X射线荧光(XRF)、X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究样品的成分、结构和磁性.结果表明,样品经400℃热处理后发生了无序—有序相转变,以Ag元素为底层可降低有序化温度,添加Ag和C可抑制晶粒生长.随着热处理温度的升高,FePt的晶粒尺寸和矫顽力逐渐增大,经600℃热处理后,样品中FePt的平均晶粒尺寸为14nm,垂直膜面和平行膜面的矫顽力分别为798.16kA/m和762.35kA/m.     

薄膜镀层的XRD分析

利用X射线多晶衍射和计算机模拟的方法对薄膜镀层的物相成分、晶粒度大小、膜厚度、粗糙度、膜密度、吸收系数、折射因子进行测试分析,分析结果表明采用此方法对薄膜进行分析准确度高,速度快.     

磁控溅射制备Ag/TiO2复合薄膜的光催化降解性能

为了提高TiO2薄膜的光催化效率,利用中频交流磁控溅射技术,采用Ti和Ag金属靶制备了Ag/TiO2复合薄膜.利用X射线光电子能谱、 X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复合薄膜的成分、结构和表面形貌,并研究了其光催化降解性能.结果发现: Ag在厚度较薄时以聚集颗粒形式存在; 在Ag膜厚度为15 nm时, Ag/TiO2复合薄膜与TiO2薄膜相比其光催化效率可提高2倍; Ag/TiO2复合薄膜对亚甲基蓝的光催化降解效率与复合薄膜的透射率均随Ag膜厚度增加逐渐下降,其原因是Ag膜厚度不断增加,最终完全覆盖TiO2薄膜表面,阻挡了TiO2薄膜与污染物的有效接触, Ag作为光生电子捕获剂的有利影响消失.     

Ag层厚度对Ag/Fe/Ag薄膜的微结构和磁特性的影响

室温下,利用直流对靶磁控溅射设备制备了Ag(x)/Fe(35nm)/Ag(x)系列薄膜,x=1,2,3,4nm.利用扫描探针显微镜(SPM)观测了样品的表面形貌及磁畴结构,应用X射线衍射仪(XRD)分析了样品的晶体结构,通过振动样品磁强计(VSM)测量了样品的磁特性.研究表明,非磁性Ag层厚度对Ag/Fe/Ag系列薄膜的微结构和磁特性有很大的影响.SPM观测显示,随Ag层厚度增加磁畴尺寸呈现先减小后增加的趋势.VSM结果显示,矫顽力的变化与磁畴尺寸的变化趋势是一致的,x=3nm时,垂直膜面矫顽力达到最大.     

用分子动力学方法预测硅纳米薄膜的热导率

采用非平衡分子动力学方法,基于优化的集成势函数COMPASS力场,预测了室温下(300K)硅纳米薄膜的热导率.模拟结果表明:厚度约4~10nm的硅薄膜的热导率在3.06~7.28 W/(m·K)范围,并且随着膜厚的增加而增大,表现出明显的尺度效应.在所计算的薄膜厚度范围内,硅纳米薄膜的热导率与薄膜厚度呈现近似线性变化的关系.应用气动理论对产生的尺度效应进行了初步的理论分析,当薄膜厚度在几纳米到十几纳米时,有效声子平均自由程与膜厚有关,不再等于体材料的平均自由程.同时也将本文的预测结果与其他研究者采用Stillinger-Weber势所进行的模拟结果进行了比较.为分子动力学方法在低维材料热物性方面的研究提供了有益的参考.     

多靶射频磁控共溅射SmCo/Cr薄膜的制备和磁性能

采用多靶射频磁控共溅射方法制备了SmCo/Cr薄膜,用XRD和VSM测量了各样品的微结构和矫顽力.结果表明,SmCo膜具有较强的垂直各向异性,当Cr底层溅射时间为5min、SmCo磁性层溅射时间为14min、Co靶溅射功率为220W时,所得到的薄膜垂直矫顽力最大.     

Ti(t)/Co(54nm)/Ti(t)纳米薄膜的制备和磁特性

应用对靶磁控溅射法在玻璃基底上制备了Ti(t)/Co(54nm)/Ti(t)(t=5,10,15,20,25nm)纳米薄膜,研究了非磁性Ti层厚度对样品磁特性的影响.实验结果显示,Ti(5nm)/Co(54nm)/Ti(5nm)样品的垂直膜面矫顽力高达159kA·m-1.研究表明,如此高的矫顽力主要源于样品晶粒的磁晶各向异性.另外,非磁性Ti原子的扩散在一定程度上减小了磁性颗粒间的交换相互作用,导致出现大的矫顽力.     

FexPt100-x取向薄膜的结构与磁性

用电子束沉积法在加热到100℃的MgO（001）基板上生长了50nm厚的FexPt100-x取向薄膜,原子比成分范围为x=[10,85].在500℃进行保温2h的原位热处理后,分析样品的结构及沿面内和垂直于薄膜方向施加磁场的磁性行为.结果表明,随着x的增加,易磁化轴的方向在沿平行于膜面方向和垂直于膜面方向之间反复变化,取决于内秉的磁晶各向异性与外秉的形状各向异性之间的竞争.当x=60时,由于薄膜发生不完全的A1→L10相转变,形成了A1软磁相与L10硬磁相的复合体,样品沿平行和垂直于膜面方向磁化的矫顽力都达到5kOe（1Oe=79.5775Am-1）以上.沿膜面方向磁化时,矫顽力高于软磁相的磁晶各向异性场,并且正负向磁化的剩余磁化强度明显不相等.采用三磁畴软磁相模型,结合硬磁/软磁交换耦合作用,对此进行了解释.这种硬磁/软磁复合材料适合于用来制作磁力显微镜的各向同性高矫顽力探针.     

Ta种子层厚度及溅射速率对Ta/Ni65Co35双层膜各向异性磁电阻和矫顽力的影响

研究了Ta种子层的厚度、溅射速率对Ta/Ni65Co35双层膜各向异性磁电阻值(△p/p)、矫顽力和织构的影响.研究表明,适当的Ta层厚度和较高的Ta层溅射速率对提高Ta/Ni65Co35双层膜的△p/p是有效的.Ta种子层的使用增大了Ta/Ni65Co35双层膜的矫顽力而其溅射速率对Ta/Ni65Co35双层膜矫顽力的影响很小.     

三明治多层膜中巨磁阻抗效应理论研究

利用一定边界条件下的Maxwell方程和修正的Landau_Lifshitz_Gilbert方程,对磁性层/非磁性层/磁性层(M/C/M)三明治多层膜中出现的巨磁阻抗效应进行了理论分析.对于单轴横向磁各向异性三明治膜,在考虑了各向异性场的交变部分的基础上,得到了阻抗与频率、外磁场、各向异性场、电导率、厚度等因素之间的关系.着重讨论了,磁性层和非磁性层薄膜厚度的优化问题.当GMI效应达到峰值时,非磁性层在薄膜总厚度中所占的比例与各向异性场Ha的大小、薄膜的总厚度以及非磁性层与磁性层电导率σ1/σ2比值有关.为实验上设计三明治模型提供了一个数值参考.     

不同Co底层厚度对FeCo(001)取向的影响

用磁控溅射法在Si(100)基片上沉积不同厚度的Co底层,在Co层上先用溶胶-凝胶(sol-gel)法旋涂原始溶液,再经H2还原获得FeCo/SiO_2薄膜,并用X射线衍射仪测试样品的晶体结构,由振动样品磁强计(VSM)表征薄膜的磁性质.结果表明:随着Co底层厚度的增大,FeCo的晶面取向由(110)逐渐转变为(200);当Co底层厚度为10nm时,I(200)/I(110)值最大,即FeCo(200)择优取向最强,同时薄膜平行膜面的饱和磁化强度最大,矫顽力最小,即Co厚度增加有利于改善薄膜的软磁特性.     

对超薄膜钛酸铅铁电体相结构和稳定性的研究

用推广的Landau Devonshire理论研究应力与尺寸效应对PbTiO3 铁电薄膜的相结构和稳定性的影响 .对PbTiO3 铁电薄膜的温度与应力相图、不同压应力作用下的膜厚与自发极化、膜厚与居里温度的关系图等进行计算 .结果表明 :对PbTiO3 铁电薄膜 ,在外推长度δ >0时 ,应力 (压应力或张应力 )作用总是使居里温度升高及有利于铁电相的稳定 ;在薄膜中施加大的压应力时 ,铁电相可存在于更薄的膜厚中 ,但当膜厚达到临界厚度后 ,薄膜始终处于顺电相 ,也即存在尺寸驱动相变 .     

调制周期数对Mo/AZO成分调制多层膜透光、反光特性以及电性能的影响

采用射频(RF)和单极中频脉冲直流(UMFPDC)磁控溅射技术,在300℃下制备了Mo/AZO成分调制多层膜。测试结果表明,Mo/AZO成分调制多层膜以(002)为取向的六方纤锌矿型ZnO结构为主;薄膜中Mo的化学态随薄膜厚度而变化,当薄膜厚度为1.67 nm时,Mo除单质态外,还存在部分+4和+5的离子价态,当薄膜厚度降至0.83 nm时,已无单质态Mo;调制周期数对成分调制多层膜的透光、反光特性以及电性能影响显著,当调制周期数为3时,Mo/AZO成分调制多层膜的综合性能达到最佳,电阻率、霍尔迁移率和载流子浓度分别为8.64×10^-4Ω·cm、8.78 cm²/(V·s)和8.23×10²⁰ cm^-3。在保持金属层、半导体层总厚度不变的情况下,通过改变调制周期数可以增加薄膜的光学透过率并可在较宽范围内调节多层膜的综合性能,这为制备综合性能优异的金属/半导体型透光导电薄膜提供了一条切实可行的途径。     

Ag层厚度对FePd薄膜的结构和磁性能的影响

采用磁控溅射的方法,在石英玻璃上制备了Agx/FePd(67.5nm)(x=3.875、7.75、15.50、31、38.75nm)和FePd(67.5nm)/Agx(x=7.75、15.50、31nm)薄膜,研究了Ag对600℃退火不同时间的FePd/Ag、Ag/FePd薄膜的影响.结果显示,无论Ag沉积在FePd薄膜顶层还是底层,Ag层的加入都能加快薄膜从面心立方(FCC)到面心四方(FCT)的相转变.Ag能极大增强FePd薄膜的矫顽力.比较Ag/FePd和FePd/Ag薄膜,Ag/FePd薄膜中的部分样品有沿某一方向优先生长的趋势,更利于实际应用.在Ag/FePd薄膜中晶粒易磁化轴平行面内,当顶层Ag厚度为31nm时,薄膜有很大的面内矫顽力2.8kOe和很小的垂直方向矫顽力1.04kOe.     

铝对FeN薄膜结构和磁学特性的影响

铝的添加使ＦｅＮ薄膜变成非晶，并在ＦｅＡｌＮ薄膜中形成某些柱状物，材料粒度变小，ＦｅＡｌＮ薄膜矫顽力也变小．多层膜的效果，阻断了微粒沿垂直于膜面方向的生长，从而进一步降低其矫顽力．同时铝的添加，也增加了样品饱和磁化强度的热稳定性．