脈沖激光沉積法制備SmCo薄膜及其性能研究.pdf

1、SmCo是一種新型的稀土磁性材料，因其在磁存儲(chǔ)、磁光存儲(chǔ)的潛在應(yīng)用而成為研究熱點(diǎn)。它具有極大的磁晶各向異性，此外，其居里溫度較高，抗腐蝕性能相比于傳統(tǒng)材料也更加優(yōu)異，SmCo主要包括了1:5和2:17兩種磁性相。隨著設(shè)備及器件小型化及輕便化的發(fā)展需求，高質(zhì)量SmCo薄膜的制備與性能研究勢(shì)在必行。研究表明，底層材料對(duì)SmCo薄膜的結(jié)構(gòu)及性能有很大影響，Ru、Ta、Ti等緩沖層能有效降低SmCo薄膜表面不平整度，同時(shí)降低磁性晶粒的平均尺寸。

2、因此，詳細(xì)研究制備工藝對(duì)SmCo薄膜的影響，以及對(duì)其磁性能和磁光性能的優(yōu)化具有很重要的科學(xué)意義。
　　 本文中利用脈沖激光沉積法在玻璃襯底和Si(100)襯底上制備了SmCo/Cu，SmCo/Cu/Cr以及Fe摻雜的SmCo薄膜，所得樣品出現(xiàn)了1:5、2:7和2:17三種SmCo相，我們?cè)敿?xì)研究了所制樣品的結(jié)構(gòu)、形貌及磁學(xué)性能，主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1、研究了制備工藝對(duì)SmCo/Cu薄膜的結(jié)構(gòu)及性能的影響，在保持C

3、o含量不變的情況下，改變Sm含量調(diào)節(jié)SmCo成分比，所制備的薄膜表現(xiàn)出良好的磁各向異性。在真空度為2×10-4Pa，退火溫度為620℃條件下，Sm靶沉積時(shí)間為6秒，Co靶沉積時(shí)間為3分鐘時(shí)，制得了SmCo5薄膜。
　　 2、在Cu底層下引入一層很薄的Cr緩沖層，研究Cr緩沖層對(duì)SmCo/Cu薄膜結(jié)構(gòu)和表面形貌的優(yōu)化作用，以及對(duì)薄膜磁性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Cr緩沖層能有效地降低SmCo磁性晶粒的平均尺寸，降低薄膜表面的粗糙度，提高

4、了SmCo薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，SmCo薄膜的磁性能得到增強(qiáng)，我們認(rèn)為這主要是由于SmCo晶粒得到了細(xì)化，這與別人的研究結(jié)果是一致的。同時(shí)研究了退火時(shí)間對(duì)SmCo薄膜結(jié)構(gòu)及形貌的影響，結(jié)果表明對(duì)于較厚的樣品，適當(dāng)延長(zhǎng)退火時(shí)間能有效提高樣品的結(jié)晶質(zhì)量。
　　 3、研究了Fe覆蓋層對(duì)SmCo薄膜結(jié)構(gòu)的影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著Fe厚度的增大，SmCo的2:7相被抑制，1:5相得到了增強(qiáng)，F(xiàn)e/SmCo薄膜的磁光性能隨著Fe層厚度的增加不斷增強(qiáng)。