掺Sm、Pr的 MnBi合金薄膜的磁性结构和磁光性能研究

讨论了掺Sm、pr的MnBi合金薄膜的结构、磁性和磁光性能。实验表明,经过退火处理(375℃~425℃/2~4h),样品形成MnBi晶体结构。掺杂含量x=0.1~0.25,样品具有较大的Kerr角(θ(Kmax)=2.57°),内禀矫顽力_MH_c=1.5~5.6KO_e,剩余磁化强度σ_r=30.0~52.3KO_e,剩磁比r=0.88~9.98。磁光谱表明,随着掺杂含量的增大,MnBi样品Kerr角的极大值向长波方向移动。在变温过程中,样品的矫顽力随温度上升而增大,在薄膜(d<250nm)情况下矫顽力以形核机制为主。     

掺Sm、Pr的MnBl合金薄膜的磁性、结构和磁光性能研究

讨论了掺 Ｓｍ 、 Ｐｒ 的 Ｍｎ Ｂｉ 合金薄膜的结构、磁性和磁光性能实验表明,经过退火处理（３７５ ℃～４２５ ℃／２ ～４ｈ） ,样品形成 Ｍｎ Ｂｉ 晶体结构掺杂含量 ｘ ＝ ０ ．１ ～０ ．２５ ,样品具有较大的 Ｋｅｒｒ 角（θ Ｋｍａｘ ＝ ２ ．５７°） ,内禀矫顽力 Ｍ Ｈ Ｃ＝ １ ．５ ～５ ．６ ｋ Ｏｅ ,剩余磁化强度 Ｍｒ ＝ ３ ．０ ～５ ．６ ｋ Ｏｅ ,剩磁比ｒ ＝ ０ ．８８ ～０ ．９８磁光谱表明,随着掺杂含量的增大,样品 Ｋｅｒｒ 角的极大值向长波方向移动在变温过程中,样品的矫顽力随温度上升而增大,在薄膜（ ｄ ＜ ２５０ｎｍ ） 情况下矫顽力以形核机制为主     

MnBi1-xCrx(x=0.04,0.08,0.12,0.16)合金的晶体结构与磁性能

本研究采用真空电弧熔炼法制备了MnBi_(1-x)Cr_x(x=0.04,0.08,0.12,0.16)系列合金,利用X射线衍射仪(XRD)、Rietveld全谱拟合和振动样品磁强计(VSM)研究和测定MnBi_(1-x)Cr_x系列合金样品的晶体结构和磁性能。结果发现,退火后的样品主相是低温相(LTP)MnBi(空间群:P6_3/mmc(194))。Rietveld全谱拟合分析确定每个样品中各相的含量并解析出主相MnBi_(1-x)Cr_x的晶体结构。M(M=Bi,Cr)原子之间的原子间距d_(M-M)随着掺杂量增大而增大。M原子与Mn原子的间距d_(M-Mn)随着掺杂量增大而减小。在400K时趋于饱和,且在掺杂量小于x=0.12时,饱和磁化强度随着掺杂量的增加而增大,在掺杂量大于x=0.12时,饱和磁化强度已经达到饱和,为20.55emμ/g,且不随掺杂含量的变化而变化。随着Cr含量的增加,矫顽力亦逐渐增加,并且在掺杂量为x=0.12时达到最大值。随着测试温度的上升,合金矫顽力均呈上升趋势。MnBi_(1-x)Cr_x(x=0.04,0.08,0.12,0.16)的德拜温度分别为378.46K,369.52K,354.62K和351.64K。     

(001)取向FePt薄膜的有序化过程及磁性

在加热到400°C的MgO(001)单晶基片上,用磁控溅射法沉积了25 nm厚的FePt薄膜,在Ta=[500°C,800°C]温度范围进行5 h的热处理.用X射线衍射仪、振动样品磁强计和可外加磁场的磁力显微镜分析了薄膜的结构和磁性.结果表明,未经热处理的薄膜能够在MgO(001)单晶基片的诱导下实现(001)取向生长,但仍处于无序的A1相,呈软磁性.Ta=500°C,薄膜结构没有明显改变.Ta=600°C,FePt发生部分有序化,薄膜中A1相和L10相(有序相)共存,形成一种具有磁各向异性的特殊硬磁-软磁复合体.软磁相的磁性主要表现在沿平行于膜面方向施加磁场的磁化曲线中,但矫顽力可以达到10 kOe(1Oe=103/4πA m-1),硬磁相的磁性主要表现在沿垂直于膜面方向施加磁场的磁化曲线中,矫顽力却只有5kOe.这说明薄膜中硬磁相和软磁相之间存在强烈的交换耦合,形成了磁性弹簧.当Ta提高到700°C,薄膜基本完成有序化,磁化易轴彻底转向垂直于膜面的方向,矫顽力大于20 kOe.原子力显微镜和磁力显微镜观察表明,薄膜由岛状颗粒构成,在Ta=700°C时大部分颗粒内部形成多磁畴结构,在不太大的磁场作用下依靠畴壁移动和消失变为单磁畴,磁化反转过程应该主要依靠形核.     

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.     

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.     

纳米晶CoFe2-xCexO4的结构与磁性能研究

采用化学共沉法制备了纳米尺度的CoFe2-xCexO4（x=0～0．3）粉料,分别在不同温度下进行了热处理,利用X射线衍射仪（XRD）、振动样品磁强计（VSM）对样品的结构和磁性进行了测量和分析．实验结果表明：在铈掺杂量x≤0．2时样品形成了单一的具有尖晶石结构的钴铁氧体相,而x〉0．2时钴铁氧体相和CeO2相并存;铈掺杂量对样品的磁性能有较强的影响,在铈含量较低（x≤0．2）时,比饱和磁化强度σs变化不大,矫顽力Hc大幅度增大,而在x〉0．2之后二者都急剧下降,在x=0．1附近样品能同时获得较大的Hc和σs值．     

Al^3＋代换Fe^3＋对钴铁氧体结构与磁性能的影响

采用化学共沉法制备了CoFe2-xAlxO4（x=0．1～0．5）铁氧体纳米粉料,并在不同温度下进行退火处理,利用X射线衍射仪（XRD）、振动样品磁强计（VSM）对样品的结构和磁性进行了测量和分析．结果表明：所有样品均形成了单一的尖晶石相,晶粒尺寸为35～45nm;经1280℃退火后的样品能同时获得较高的比饱和磁化强度如和矫顽力Hc;随铝代换量x的增大,比饱和磁化强度起初变化平缓然后迅速降低,而矫顽力却呈现出了先增后减的趋势,在x=0．3附近出现峰值。     

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.     

Ba位和Fe位La-Co共掺杂对BaFe12O19磁性能的影响

通过溶剂热法合成了La-Co共掺杂的Ba_1-xLa_xFe_12-xCo_xO₁₉(x=0、0.1、0.15、0.2和0.25)系列纳米材料样品.X-射线衍射分析结果发现:低掺杂量制备的样品是单相的,但随着La-Co掺杂量的增加,出现了第2相LaFeO₃.用扫描电子显微镜观察了样品的微观形貌,在低掺杂量时,样品呈现明显的片状六角结构,具有较好的分散性.随着掺杂浓度的升高,样品的六角形形貌变得不明显,而且颗粒出现了明显的团聚现象.磁性测量表明:当La-Co掺杂量x=0.1时,矫顽力达到最大值为5 831 Oe,且饱和磁化强度降低缓慢,几乎不变; 随着La-Co掺杂量的进一步增加,饱和磁化强度和矫顽力均出现不同程度的降低,这可能源于La-Co离子掺杂效应和第2相LaFeO₃的出现.研究结果揭示了适量的La-Co掺杂BaFe₁₂O₁₉六角铁氧体在高密度磁存储方面具有潜在的应用前景.     

Nd(Tb,Dy)Co/Cr薄膜的磁性能与磁光性能

采用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了Nd(Tb,Dy)Co/Cr薄膜.X射线衍射仪分析结果表明溅射制得的Nd(Tb,Dy)Co薄膜为非晶结构.振动样品磁强计(VSM)测试结果显示NdTbCo薄膜垂直膜面方向矫顽力与剩磁矩形比分别达到308.8kA/m和0.732,而平行膜面方向矫顽力与剩磁矩形比分别仅为22.3kA/m和0.173,这表明NdTbCo薄膜具有垂直磁各向异性.随着Nd掺杂量的增加,Nd(Tb,Dy)Co薄膜的矫顽力逐渐降低,克尔旋转角与反射率则逐渐升高.(NdxTb1-x)31Co69的克尔旋转角和反射率分别从x=0的0.2720°,0.2616,上升到x=0.338的0.3258°,0.3320.(NdxDy1-x)33Co67的克尔旋转角和反射率分别从x=0.210的0.2761°,0.3054,上升到了x=0.321的0.3231°,0.3974.Nd掺杂量对克尔旋转角的影响可用Nd(Tb,Dy)Co的亚铁磁结构进行解释.     

SmTbCo交换耦合双层膜的制备及特性研究

采用射频磁控溅射方法制备SmTbCo交换耦合双层膜并对其磁特性进行研究．所制备的SmTbCo双层膜,是由饱和磁化强度为340emu／cm^3的富过渡金属读出层和矫顽力为5．80kOe的富稀土写入层构成．通过交换耦合,具有大的饱和磁化强度SmTbCo读出层的矫顽力,可以由1．85kOe提高到5．96kOe．双层薄膜的交换耦合及其在外场中的磁化行为,可以由微磁模型得到合理的解释．     

退火温度对[BN/CoPt]n/Ag薄膜磁性和结构的影响

采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了[BN/CoPt]n/Ag薄膜,并分别在550℃和600℃各退火30min.结果表明,退火温度对CoPt薄膜的磁性和结构影响很大.当退火温度为550℃时,薄膜就已经发生了有序相变,且薄膜垂直取向;退火温度增加到600℃后,薄膜大部分了发生了有序相变,并且垂直取向很高,薄膜垂直矫顽力高达10.7kOe,平行矫顽力仅为5.99kOe.适当的退火温度不仅有利于薄膜的有序相变,而且能提高薄膜的垂直取向程度.     

低温烧结锆掺杂钇铁石榴石(YIG)的磁性能研究

通过溶胶-凝胶法用1 100℃低温烧结制得了(Y3-xCax)(Fe5-xZrx)O12纳米颗粒.利用谢乐公式计算得未掺杂YIG样品的平均粒径为88.6 nm,XRD结果表明掺杂样品均为YIG纯相.VSM表征发现当掺杂量x=0.3时,样品的Ms值最大,达到28.4 Am2·kg-1,继续增大掺杂量,由于超交换作用削弱导致磁性减弱;样品的Hc随掺杂量增大呈减小趋势.综合Ms值和Hc值,认为当x=0.3时,样品的磁性能最好,此时Ms=28.4 Am2·kg-1,Hc=1.69 k A·m-1.     

退火温度对[BN/CoPt]_n/Ag薄膜磁性和结构的影响

采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了[BN/CoPt]n/Ag薄膜,并分别在550℃和600℃各退火30min。结果表明,退火温度对CoPt薄膜的磁性和结构影响很大。当退火温度为550℃时,薄膜就已经发生了有序相变,且薄膜垂直取向;退火温度增加到600℃后,薄膜大部分了发生了有序相变,并且垂直取向很高,薄膜垂直矫顽力高达10.7kOe,平行矫顽力仅为5.99kOe。适当的退火温度不仅有利于薄膜的有序相变,而且能提高薄膜的垂直取向程度。     

[Ag／CoPt]n／Ag薄膜的结构和磁性

采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了[Ag／CoPt]n／Ag薄膜,并在600℃退火30min．结果表明,Ag掺杂厚度（x）对CoPt薄膜的结构和磁性影响很大．当Ag层厚度为0．5nm时,薄膜的垂直取向程度最高,其垂直矫顽力高达8．68×10^5A·m^-1而平行矫顽力仅为0．54×10^5A·m^-1．适当厚度的Ag不仅有利于薄膜的垂直取向,而且能降低晶粒间的交换耦合作用．     

SmCo(Al,Si)/Cr硬磁薄膜的结构与性能

在优化后的磁控溅射和退火条件下 ,制备SmCo(Al,Si) /Cr硬盘磁记录介质及硬磁薄膜 .实验结果表明 ,Sm摩尔分数为 31.6 % ,Cr缓冲层为 6 6nm ,Sm(Co ,Al,Si) 5磁性层为 30nm时 ,制得的Sm(Co ,Al,Si) 5/Cr薄膜的矫顽力Hc 为 187.8kA/m ,剩磁比S =Mr/Ms≈ 0 .94;在 5 0 0℃保温 2 5min退火后 ,矫顽力Hc 达10 42 .5kA/m ,剩磁比S≈ 0 .92 ,从而制成了较理想的硬磁薄膜     

Al掺杂对Ni-Co-Mn-Sb合金马氏体相变和磁性的影响

在Ni-Co-Mn-Sb哈斯勒合金中掺杂少量Al以调节合金的磁热性质.未掺杂Al时,Ni_(46)Co_4Mn_(38)Sb_(12)在50 kOe的外加磁场下,马氏体相变温度间隔ΔT_(int)=12 K,在210 K时,磁熵变ΔS_m=6. 86 J/(kg·K),制冷量RC=64. 77 J/kg.掺杂少量Al后,Ni_(46)Co_4Mn_(38)Sb_(11. 5)Al_(0. 5)在50 kOe外场下,马氏体相变温度间隔ΔT_(int)=3. 5 K,在235 K时,磁熵变ΔS_m=18. 60J/(kg·K),制冷量RC=117. 95 J/kg.未掺杂Al时,10 kOe的低磁场下,Ni_(46)Co_4Mn_(38)Sb_(12)的磁电阻为-11. 85%,掺杂Al后,Ni_(46)Co_4Mn_(38)Sb_(11. 5)Al_(0. 5)的磁电阻为-82. 85%,合金的负磁阻效应明显增强.结果表明,适量Al元素掺杂可提高马氏体相变温度,缩短合金马氏体发生相变温度的间隔,大幅增大磁熵变,并因此提高合金的制冷能力.     

锰锌铁氧体的制备及磁性能研究

采用化学共沉淀法和真空烧结工艺制备了尖晶石型锰锌铁氧体系列样品,研究了配方及烧结工艺对样品性能的影响。结果表明：样品在1370℃烧结能获得较好的磁性能;增加Fe2O3含量有利于提高饱和磁感应强度;在适当范围内增加ZnO含量有利于提高初始磁导率,但居里温度Tc随之下降;当Xzao=24％时,样品的磁导率μi=6369,饱和磁感应强度Bs=304mT,矫顽力Hc=4．3A／m。     

R2Co7—xFexB3化合物的结构与磁性研究

用水冷铜舟高频感应炉制备化合物R_2Co_(7-x)Fe_xB_3(R=Nd,Sm),当x=0～3时,该化合物可形成六角结构,随Fe含量的增加,晶格常数α、c增大,居里温度T_c和室温时的比饱和磁矩σ_2,也明显增加,样品在磁场中取向前后的X射线衍射谱分析表明,该化合物具有单轴各向异性,易磁化轴在C-轴上,利用CL-16直流磁特性测试装置,测量了该化合物粉末样品室温时的内禀矫顽力_MH_c。