Fe/Ag多层膜的巨磁电阻效应

自1988年Baibich等人在Fe/Cr多层膜中发现巨磁电阻(GMR)效应以来,人们对各种磁/非磁金属多层膜做了大量的研究.Fe/Cr,Co/Cu和Fe/Cu是最为人们熟悉的存在GMR效应的多层膜系统.金属多层膜中出现GMR效应的必要条件之一是相邻磁性层之间必须存在反铁磁耦合.最初人们对Fe/Ag多层膜的研究没有观察到反铁磁耦合.然而,Bruno等人对磁性过渡族金属/贵金属多层膜的理论计算表明,其中存在铁磁-反铁磁层间耦合振     

巨磁阻氧化物材料的低频1/ƒ噪声

自从Jin等人发现氧化物薄膜中存在令人惊讶的巨磁阻(giant magnetoresistance,GMR)效应后,这类氧化物材料引起了人们极大关注。现已清楚,锰离子(Mn~(3 )/Mn~(4 ))     

Fe基软磁纳米微晶磁致电阻抗效应的研究

近年来,发现由Fe,Co,Ni和Cr,Ag,Cu所组成的二元复合膜和颗粒膜具有巨磁电阻效应,预期它在磁记录、磁传感器等方面有潜在的应用前景,引起各国科学家的广泛兴趣.但从目前的研究情况看,在很多情况下这些薄膜还需要有强磁场和低温才能显示出显著的效应.然而,最近,由Mohri等人从Co基非晶的丝或带可观察到巨磁致电阻抗效应,当频率几十kHz到几MH_z的电流通过非晶丝的截面时,在室温加80～800A/m的低磁场就能探测到△Z/Z(0)(=(Z(H)-Z(0))/Z(0))的变化在50%以上.我们在研究Fe基纳米微晶FeCuNbSiB中同样观测到巨磁致电阻抗效应,而且经不同温度退火后还会显示出不同的△Z/Z(0)值.当选取材料组分为Fe_(73)Cu_1Nb_(1.5)Mo_2Si_(13.5)B_9并在横向磁场退火后,磁致电阻抗效应可达～100%,灵敏度达～8%(A/m).     

利用离子束技术原位制备高温超导薄膜

超导薄膜是高温超导材料弱电应用的关键技术。目前磁控溅射(包括直流和射频)和激光淀积方法已被广泛应用获得高温超导薄膜。相比这两种常用制膜方法,离子束溅射(IBS)具有独特优势。IBS工作气压很低,靶与衬底间不存在外加电场,减少了薄膜中杂质,消除了普通等离子体溅射方法中负离子反溅射有害效应。同时也不存在激光淀积薄膜均匀性差、薄膜中颗粒较大等缺点,是一种很有发展前途的制膜手段。利用离子束技术后退火制备性能较好的     

脉冲激光沉积大面积高温超导氧化物薄膜

高温超导体在各领域的应用越来越受到人们的重视,特别是在微电子学、微波器件和磁测量等方面比如延迟线、滤波器、超导天线、超导量子干涉仪(SQUID)已进入实用化阶段.制作这些器件不仅要求超导体为大面积的薄膜,而且要求膜的厚度以及超导特性(零电阻温度,临界电流密度,表面电阻等)具有很好的均匀性.虽然目前制备高T_c氧化物薄膜的方法很多,脉冲激光沉积(pulsed laser deposition)、磁控溅射(magnetron-spuffering),金属有机化学气     

磁控溅射法制备氧化铜纳米线阵列薄膜及其气敏性质

通过磁控溅射法在掺氟二氧化锡导电玻璃(FTO)衬底上溅射金属铜薄膜,所制备的Cu薄膜在管式炉中退火氧化生长得到CuO纳米线阵列薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对其形貌和结构进行了表征,并研究了这种通过磁控溅射得到的CuO纳米线阵列薄膜对CO和H2S的气敏性质.研究结果表明,CuO纳米线阵列薄膜在250℃时对CO气体具有最强的气敏响应,并且当CO浓度增大时其气敏响应明显增强.而对于H2S气体,在常温下CuO纳米线阵列薄膜能够对低浓度的H2S气体响应,说明这种CuO纳米线阵列薄膜可以在常温、低浓度下探测H2S气体;而当测试温度升高时,其电阻值在H2S气体氛围中迅速减小.我们对这种异常的电阻变化现象进行了解释.     

Ta/NiOx/Ni81Fe19/Ta和Co/AlOx/Co磁性薄膜中原子的化学状态

用射频／直流磁控溅射法制备了Ta/NiOx/Ni81Fe19/Ta和Co/AlOx/Co磁性薄膜,并利用X射线光电子能谱（XPS）和振动样品磁强计（VSM）研究了Ar/O2比与NiOx化学状态以及Ta/NiOx/Ni81Fe19/Ta薄膜磁性之间的关系。结果表明：当溅射气压为0．47Pa,Ar/O2为7：1时,制备的NiOx中的x≌1,镍为＋2价,相应的交换耦合场（Hex）最大;Ar/O2比偏离7：1时,NiOx层中出现单质镍和＋价的镍,相应的Hex也下降,单质镍的出现还会增大该磁性薄膜的矫顽力（Hc）,用XPS还研究了Co/AlOx/Co磁性薄膜中AlOx对Co膜的覆盖状况,Al层将Co膜完全覆盖所需要的最小厚度约1．8nm,采用角分辨XPS方法测出的Al的氧化物为Al2O3,氧化厚度为1．2nm。     

种子层对FeCoNd薄膜的磁性影响研究

采用磁控共溅射方法制备了不同种子层的(Fe10Co90)80Nd20磁性薄膜,研究了种子层对结构和磁性的影响.结果表明,对于相同厚度的薄膜样品,Ta为种子层的样品没有面内各向异性,矫顽力(Hc)达91Oe(1Oe=79.58A/m),表面磁畴为条纹畴结构,具有弱的垂直各向异性;Cu为种子的样品,Hc为30Oe,样品具有面内磁各向异性,各向异性场为60Oe,磁谱测量显示自然共振频率为2.7GHz.对样品进行真空磁场热处理后静态磁测量结果表明,Ta为种子层的样品的磁性及磁畴结构都没有明显变化;Cu为种子层的样品的Hc随退火温度的升高先减小后增大,表面磁畴由制备态的局域条纹畴变为连续的条纹畴结构.     

ZnO薄膜的Sol-Gel制备与结构分析

ZnO薄膜是一种极为重要的多功能电子材料,已广泛地应用于体声波(BAW)延迟线、声表面波(SAW)器件、声光器件,以及气敏、力敏、压敏等传感器件中.传统的ZnO薄膜制备技术主要有射频磁控溅射,离子束蒸发,化学气相淀积等几种,近年来,Sol-Gel技术得到了很大的发展,已成功地制备出高取向的PbTiO_3薄膜.高取向和外延的K(Ta,Nb)O_3薄膜和(Sr,Ba)Nb_2O_6薄膜等,利用该工艺制备高质量的薄膜,有着极大的发展潜力.本文报道了采用Sol-Gel法在石英玻璃衬底上制备高c轴取向ZnO薄膜     

不同溅射条件对超薄外延氮化铌薄膜超导性能的影响

氮化铌(NbN)由于其较高的超导转变温度、较窄的转变宽度以及良好的稳定性一直被广泛地应用于低温超导器件中.因此,生长高质量的超导Nb N薄膜是制备高性能薄膜超导器件的关键及难点.本文主要介绍了利用磁控溅射法在氧化镁(MgO)100基底上生长厚度为5 nm的超薄超导外延NbN薄膜,并系统分析了溅射参数对薄膜性能的影响.实验结果表明,在合适的氮氩比或功率下,高真空、高溅射温度、低工作气压与NbN薄膜超导转变温度成正相关.采用综合物性测量系统(physical property measurement system, PPMS)进行电学分析,所制备的NbN薄膜超导最高转变温度为12.5 K.该工作为进一步研究超薄NbN薄膜的生长提供了理论指导,也为后期在其他基底上制备NbN超导器件提供了基础.     

Cu掺杂石榴石薄膜中矫顽力提高的机理分析

Bi置换石榴石磁光薄膜具有好的结构稳定性和化学稳定性及在短波长具有大的法拉第旋转角,因而成为下一代有希望的磁光记录材料之一.制备石榴石薄膜可采用溅射法,也可采用热分解法.热分解法设备简单,对薄膜的成分易于控制和调节.要获得好的记录畴,要求薄膜在室温下有高的矫顽力.现已报道,添加元素W,Mo,Ba和Cu对提高H_c有效.到目前为止,H_c最高为432kA/m,其矫顽力的提高归因于钉扎效应.     

三靶式高频溅射仪

高频溅射是近年来薄膜技术的重要发展。这是由于它能制备各种金属、半导体以及介质薄膜,并且具有膜纯、附着牢、成份可保持不变等特点,还可用反应溅射制备化合物薄膜。因此在薄膜电路、集成电路、红外器件、微波器件等电子工业的各个领域得到广泛的应用。此外,也正在发展采用高频溅射技术制备超导薄膜、磁性薄膜、耐腐蚀薄膜、光学薄膜以及在其他各个领域中的     

La0.67Ca0.33MnOz薄膜中的巨磁阻比的幂指数磁场关系

由于氧化物巨磁阻薄膜具有十分巨大的巨磁阻效应,因而越来越受到了人们的重视.然而其巨磁阻产生的机理却至今仍不甚清楚,有关这方面的研究显得迫切需要.在多层膜或颗粒膜中其巨磁阻产生的本质通常被理解为一种自旋相关的表面散射的结果.若磁阻比定义为MR=Δρ/ρO=(ρO-ρH)/ρO,其中ρO为零场下的电阻率,ρH为磁场H时的电阻率,则在铁磁转变温度以下MR与磁化强度M之间应该有如下的关系:MR(T,H)=[ρ(O,T)-ρ(H,T)]/ρ(O,T)=A(T)F[│M/M_S│~2],(1)其中M_S为饱和磁化强度,F是│M/M_S│~2的单调函数其值介于0与1之间,当M→0时,F[│M/M_S│~2]=0,而当M→M_S时,F[│M/M_S│~2]=1,(1)式中的A(T)只是一个与温度有关的函数.由该式可以得到如下两个结论:首先,MR的温度关系应该是由(1)式中的A(T)的温度关系来决定,与磁场无关,也即MR(H1,T):MR(H2,T)应该为一常数;其次,对于某一特定的温度,MR(T,H)=CF[│M/M_S│~2],其中C为常数,由此决定了MR的磁场依赖关系.本文将对La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_z巨磁阻薄膜中的MR的温度关系和磁场关系作一较详细的实验研究.1 实验     

强磁场中射频溅射沉积Fe-Si-O薄膜的结构及磁性

研究了强磁场对射频溅射沉积Fe-Si-O薄膜的微结构和磁性能的影响. 在O2流量比小于1.0%、外加磁场低于1.0 T的溅射条件下, 得到了中孔型、相分离型和混合型3种典型的样品宏观形貌, 表明强磁场不但影响等离子体的分布而且影响溅射原子的角分布. 在O2流量比大于2.0%,外加磁场高于2.0 T的条件下制备的Fe-Si-O薄膜中, 经X射线衍射分析发现了强(110)取向的Fe3O4相;磁性测量发现垂直膜面方向上的剩磁和矫顽力大于平行膜面情况. 这些结果表明在薄膜沉积过程中, 强磁场不但使磁性薄膜取向, 而且在膜中诱导出了显著的垂直磁各向异性.     

透明铁电薄膜的织构生长及薄膜铁电性研究

钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅镧等铁电陶瓷已在压电、热释电器件中得到广泛的应用,其薄膜形式由于能集成化,可用于多种微电子器件,如非挥发性存储器(NVFRAM)、声表面波器件(SAW)、光开关、波导、调制器等,在微电子和光电子领域有巨大应用潜力。掺镧钛酸铅薄膜有较强的电光特性,铁电薄膜的制备方法常用的有磁控溅射、Sol-Gel和MOCVD,磁控溅射在精确控制薄膜的化学计量比上有困难,Sol-Gel和MOCVD工艺要求特殊的金属有机化合物;脉冲激光沉积(pulsed laser deposition)方法,简称PLD,用陶瓷作靶材可以保持靶、膜成分一致,能在大氧压下沉积高熔点材料,目前采用PLD技术已成功地制备出YBCO,PZT等多种薄膜。在硅衬底上以PLD法制备多晶(Pb,La)TiO~3薄膜已有报道。     

不同方法制备的锑负极材料性能研究

采用电镀和磁控溅射的方法制备金属锑薄膜, 把它们作为锂离子二次电池负极进行研究, 并把它们与锑粉的性能进行比较. 研究发现, 电镀和磁控溅射的条件都比较容易控制, 锑材料有较好的充放电平台, 锑薄膜的电化学性能要比锑粉的性能好, 而其中通过磁控溅射制得的锑薄膜性能最优, 例如, 溅射制得的薄膜经过15个循环后其脱锂容量仍保持在400 mA·h·g^&;#8722;1以上.     

负偏置沉积法可控制备Cu_2O多孔纳米结构薄膜

由于具有低成本、无毒、铜源丰富等优点,以及在气敏传感器、太阳能电池、光催化等领域的潜在应用前景,Cu_2O薄膜引起了人们的广泛关注.采用射频平衡磁控溅射镀膜系统,在薄膜沉积过程中通过施加不同衬底负偏压可控制备了Cu_2O多孔纳米结构薄膜.研究发现,所得Cu_2O薄膜具有灵活可调的孔隙度和纳米构筑单元形貌特征,并且它们与衬底负偏压的大小密切相关;薄膜沿衬底法线方向呈柱状生长且具有显著的(111)择优取向;禁带宽度在2.0~2.35 eV之间可调.很明显地,传统的溅射离子轰击、再溅射理论并不适合用来解释上述负偏压效应,因此在此基础上提出了一种负偏置沉积过程中材料原子或分子在薄膜表面选择性优先沉积机制.     

La0.67Sr0.33MnO3单晶外延膜的X射线衍射表征

钙钛矿型掺杂氧化物中的巨磁阻(CMR)效应已经引起了基础理论研究和新材料应用的 极大关注.实验表明:薄膜样品中出现大的CMR效应和高的转变温度T_c与制备条件有着密切的关系.由于晶粒尺寸效应和膜的外延性对CMR有重要影响,因此,制备高质量的薄膜,研究其结构特征,对掺杂锰氧化物的巨磁阻效应机制的理解和实际应用都是十分必要的.我们用直流溅射法在(001)LaAlO_3单晶基片上制备了La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3(LSMO)单晶外延薄膜,并测量了磁电阻效应.本文采用 X射线衍射及极图研究了 LSMO薄膜的外延性以及膜与衬底的晶格匹配关系.1 衬底晶胞转换 实验采用(001)LaAlO_3单晶作衬底.LaAlO_3单晶属于三方晶系,然而从LaAlO_3_单晶获得的粉末X射线衍射看出:LaAlO_3在2 θ=70°以前时,衍射峰不出现分裂(70°以后开始分裂),表明三方晶胞的LaAlO_3可以看作是由立方晶胞沿体对角线方向轻微(“压缩”或“拉长”而得到的,先将六方晶胞(a=0. 536 5 nm, c= 1.311 nm)转换为三方晶胞(菱面体晶胞,a=0.536 5 nm),则 LaAlO_3取六方晶胞时的(012)面转换成三方晶胞的(110)面,转换公式为:     

钛膜生长初期的分形和晶体结构

许多研究工作表明,薄膜材料有可能具有不同于块体材料的晶体结构.由于实验条件、制备工艺不同,同种薄膜材料也有可能具有不同的晶体结构.如钛膜的研究工作表明,用直流磁控溅射法可得到体心立方晶体结构的纳米钛膜;用电子回旋共振等离子体溅射法可得到面心立方结构的纳米钛膜.本文报道了真空蒸发沉积法制备的钛膜生长初期的分形现象和晶体结构的变化,并对成膜机制作了初步探讨.     

非晶软磁薄膜的射频溅射

Co基非晶软磁薄膜是一种可以得到低矫顽力,零磁致伸缩系数和高磁导率的材料。非晶磁膜有优良的耐腐蚀性,有较高的电阻率,有优良的高频特性。这些一般都优于晶态叵姆合金膜。因而非晶磁膜是一种理想的薄膜磁头材料。此外,它还可以用于电流传感器,薄膜变压器,声表面波可变延迟线,以及其它许多薄膜器件中,它已成为一种很有吸引力的新型材料。