不同缓冲层对Ni_(81)Fe_(19)薄膜性能影响和微结构分析

采用磁控溅射方法制备分别以Ta和NiFeCr为缓冲层的Ta(NiFeCr)/NiFe/Ta薄膜材料.对于相同厚度的NiFe薄膜,与传统材料Ta相比,用NiFeCr作缓冲层薄膜的各向异性磁电阻有显著的提高.X射线衍射结果表明,与Ta缓冲层相比NiFeCr缓冲层可以诱导更强的NiFe(111)织构.高分辨透射电子显微镜结果表明,NiFeCr缓冲层和NiFe层的晶格匹配非常好,NiFe沿着NiFeCr外延生长,以NiFeCr为缓冲层的NiFe薄膜具有良好的晶体结构.对薄膜进行热处理,以NiFeCr缓冲层为缓冲薄膜的各向异性磁电阻值在350℃以下基本保持不变,当退火温度超过350℃后,其值会明显下降.以NiFeCr缓冲层的薄膜在350℃以下退火具有良好的热稳定性.     

以NiFeNb为新种子层的纳米级坡莫合金薄膜的各向异性磁电阻

以三元合金NiFeNb作新种子层,采用直流磁控多靶设备制备了具有不同Nb含量(x)、NiFeNb厚度(t)和坡莫合金厚 度(d)的纳米级(Ni82Fe18)1-xNbx(tnm)/Ni82Fe18(dnm)/Ta(3nm)坡莫合金系列膜.测量了样品的各向异性磁电阻和微结 构.从实验角度详细研究了AMR随x,t,d和退火等工艺条件的变化.结果表明:①作为x或t的函数,AMR在x=23.8% 或x=2.75nm处分别最大;②NiFeNb作为种子层在提高坡莫合金薄膜各向异性磁电阻方面优于Ta;③在通过中高温退 火来改善坡莫合金薄膜AMR方面,NiFeNb种子层明显好于Ta和NiFeCr.     

热处理对Ta/Ni0.65Co0.35薄膜微结构和磁电阻性能的影响

选用磁致伸缩系数接近于零的软磁合金Ta/Ni0.65Co0.35作为磁敏感层,研究了热处理对Ta/Ni0.65Co0.35薄膜织构、磁学性能和磁电阻性能的影响.制备了Barber电极结构的磁电阻元件,对磁电阻元件的输出特性进行了测试.结果表明:真空退火可以有效降低薄膜内的应力和杂质缺陷,使晶粒尺寸增大,晶界对传导电子的散射减少,各向异性磁电阻(AMR)值提高;真空磁场退火有利于提高薄膜的单轴各向异性,使薄膜的AMR值和磁传感器元件的灵敏度增加.     

LSMO缓冲层对PTZT铁电薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在Pt/TiOx/SiO2/Si基片上制备了以La2/3,Sr1/3 MnO3(LSMO)为缓冲层的Pb1.2(Ta0.01Zr0.3Ti0.69)O3(PTZT)薄膜,研究了LSMO层及沉积温度对PTZT薄膜性能的影响.XRD分析表明直接在基片上和在300℃沉积的LSMO缓冲层上生长的PTZT薄膜均为随机取向,而在600℃沉积的LSMO缓冲层上生长的PTZT薄膜为(111)择优取向.铁电特性分析表明LSMO缓冲层明显改善了PTZT薄膜的性能:在600℃沉积的LSMO缓冲层上制备的PTZT薄膜电容在5V电压(电场约125kV/cm)下具有饱和电滞回线,剩余极化Pr、矫顽场Ec 分别为50.5μC/cm2和55kV/cm;其疲劳特性也得到了显著改善.     

缓冲层对银薄膜光电特性的影响

研究铜、铝作为银薄膜的缓冲层对银薄膜的光电学性质的影响.利用热蒸发技术在BK-7玻璃基底上沉积Ag(220 nm)/Al(20 nm)和Ag(220 nm)/Cu(20 nm)薄膜,沉积薄膜在温度为400、500℃的大气条件下退火处理1 h.样品的表面形貌用原子力显微镜观测,光学和电学性质分别用分光光度计和vander Pauw方法测量.实验结果表明,相对于同等条件下制备的纯银薄膜,附加缓冲层大大提高了退火态薄膜的光电性质,改善了银薄膜的热稳定性.不同的缓冲层对银薄膜光电性质影响程度不同:在同一退火温度下,在可见光谱区域,Ag/Al薄膜的反射率大于Ag/Cu薄膜;Ag/Cu薄膜的电阻率ρ小于Ag/Al薄膜,且在退火温度为500℃时Ag/Cu薄膜的ρ最小.     

Cr缓冲层对SmCo/Cu薄膜结构及形貌的影响

研究了不同厚度SmCo薄膜的结构以及Cr缓冲层对SmCo/Cu薄膜结构、形貌及性能的影响.结果表明,对于较厚的SmCo薄膜,延长退火时间可有效提高样品的结晶度;Cr缓冲层能够提高样品表面的平整度,降低SmCo平均晶粒尺寸,增强SmCo（002）衍射峰与Cu（111）衍射峰强度之比（R）,从而提高样品的磁性能.同时发现,SmCo/Cu薄膜的磁性能可以通过调节Cr缓冲层厚度进一步得到优化,其中通过调控缓冲层厚度提高R值,形成Cu（111）与SmCo（002）织构,是提高SmCo5/Cu薄膜磁性的关键所在.     

LaNiO_3缓冲层对Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3薄膜微结构和介电性能的影响

利用射频磁控溅射法,在Pt/Ti/SiO2/Si和LaNiO2/Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜.采用X-ray衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM),研究了两种衬底上BST薄膜样品的结晶性和表面形貌.结果表明:BST薄膜材料均为钙钛矿相,直接生长在硅衬底上的BST薄膜无择优取向,晶粒尺寸为20～30 nm,而LaNiO2缓冲层上生长的BST薄膜则为(100)择优取向,晶粒尺寸约为150～200 nm.室温下测试了薄膜的介电性能.研究结果表明,LNO缓冲层显著提高了BST薄膜的介电常数和介电可调率.     

(PSTT10/45)4 多层薄膜铁电性研究

以LaNiO3做缓冲层,用射频磁控溅射法在SiO2/Si(100)衬底上制备出[0.9Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-0.1PbTiO3/0.55Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-0.45PbTiO3]4铁电多层薄膜.采用两步法在峰值温度800 ℃对薄膜进行退火.通过x射线衍射分析了薄膜的物相结构,通过电滞回线和漏电流曲线对薄膜的铁电性能进行了测量.研究发现,薄膜展现出高度(100)取向的钙钛矿结构和增强的铁电性,其剩余极化2Pr=26.2 μc/cm2,矫顽场2Ec=53.9 kV/cm,100 kV/cm下漏电流密度为1.87×10-4A/cm2.分析了铁电性增强和漏电流增大的可能原因.     

(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.     

高密度磁记录用FePt/Ta多层膜微结构与磁性

采用直流对靶磁控溅射方法生长了FePt/Ta多层膜.X射线衍射(XRD)分析表明[FePt(2.5.nm)/Ta(2.5 nm)]5样品经过650℃退火实现了从无序到有序的转变.磁测量表明当Ta层厚度为2.5 nm时,FePt的磁特性达到最好,矫顽力为543.4 kA·m-1,矩形比也达到最大(0.805 59).原子力显微图观察发现,650℃退火后的样品纳米晶粒分布比较均匀,粒径大约为10～20 nm.磁力显微图观察说明大量粒子取向一致.计算得到激活体积远大于晶粒体积的事实说明薄膜的磁化反转过程主要是由磁矩转动控制的.     

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.     

Effect of Cu surface segregation on the exchange coupling field of NiFe/FeMn bilayers

The NiFe/FeMn bilayers with different buffer layers (Ta or Ta/Cu) were prepared by magnetron sputtering. Results show that the exchange coupling field of NiFe/FeMn films with Ta buffer is higher than that of the films with Ta/ Cu buffer. We analysed the reasons by investigating the crystallographic texture, surface roughness and surface segregation of both films, respectively. We found that the decrease of the exchange coupling fields of NiFe/FeMn films with Ta/ Cu buffer layers was mainly caused by the Cu surface segregation on NiFe surface.     

SiO2/Ta interface reaction in magnetic multilayers and its influence on Ta buffer layers

Ta is often used as a buffer layer in magnetic multilayers. In this study, Ta/Ni81Fe19/Ta multilayers were deposited by magnetron sputtering on sing-crystal Si with a 300-nm-thick SiO2 film. The composition and chemical states at the interface region of SiO2/Ta were studied using the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and peak decomposition technique. The results show that there is an "intermixing layer" at the SiO2/Ta interface due to a thermodynamically favorable reaction: 15 SiO2 + 37 Ta = 6 Ta2O5 + 5 Ta5Si3. Therefore, the Ta buffer layer thickness used to induce NiFe (111) texture increases.     

Magnetic property and interface structure of Ta/NiO/NiFe/Ta

Ta/NiO/NiFe/Ta multilayers, utilizing Ta as buffer layer, were prepared by rf reactive and dc magnetron sputtering. The exchange coupling field between NiO and NiFe reached a maximum value of 9.6×10³ A/m at a NiO film thickness of 50 nm. The composition and chemical states at interface region of Ta/NiO/Ta were studied by using the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and peak decomp- osition technique. The results show that there is an “inter- mixing layer” at the Ta/NiO (and NiO/Ta) interface due to a thermodynamically favorable reaction 2Ta + 5NiO = 5Ni + Ta₂O₅. This interface reaction has a great effect on exchange coupling. The thickness of Ni+NiO estimated by XPS depth- profiles is about 8—10 nm.     

NiMn薄膜的无序有序转变

研究了Si/Ta/NiMn/Al和Si/Ta/NiFe/NiMn/Al多层膜中NiMn薄膜经300 oC 5 h不同次数循环退火后的有序化情况.X射线衍射定量计算结果表明,高温循环退火能极大地促进NiMn薄膜的有序化.NiMn薄膜中有序相的含量随退火循环数的增加而持续增加.但含NiFe层的膜有序化过程要比无NiFe层时缓慢.显然,NiFe对NiMn的有序化有阻碍作用.     

化学法在Ni-W基带上制备Ag缓冲层研究

在双轴织构的Ni-W基带上,采用化学镀银法为YBa2Cu3O7-δ(YBCO)涂层导体制备Ag缓冲层薄膜,并通过XRD和φ扫描研究烧结温度和镀银次数对Ag薄膜取向的影响。结果表明,在Ar-H2混合气氛下,于870℃镀银5次所制备的薄膜具有(200)晶面单一取向;采用化学法制备的Ag薄膜有较好的外延性,且适用于涂层导体中的单一导电型缓冲层。