Nd2Fe14B基納米永磁薄膜的制備及其磁性能研究.pdf

1、Nd-Fe-B永磁薄膜主要應(yīng)用于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS），為了滿足MEMS高性能和高可靠性的要求，獲得高矯頑力的Nd-Fe-B薄膜受到了廣泛研究和關(guān)注。本論文釆用磁控濺射技術(shù)制備Nd-Fe（富Nd）/Nd-Fe-B（富Fe）雙層及多層結(jié)構(gòu)薄膜，并通過后續(xù)退火處理獲得永磁性能。研究中系統(tǒng)探討了襯底、緩沖層（覆蓋層）材料、退火溫度、薄膜成分對磁性能的影響；從元素擴(kuò)散、分布及相互結(jié)合等層面分析了緩沖層（覆蓋層）的影響機(jī)理；并通過調(diào)控磁性層厚度、

2、插入隔離層及多層循環(huán)結(jié)構(gòu)等方面改善第二象限退磁曲線的塌腰現(xiàn)象，提高薄膜的永磁性能。具體內(nèi)容如下：
　　1.通過對襯底及緩沖層（覆蓋層）材料的優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)在Si襯底上以Ta作緩沖層（覆蓋層）沉積Nd-Fe/N+d-Fe-B薄膜有利于獲得更優(yōu)的磁性能。在此基礎(chǔ)上，改變靶材成分實現(xiàn)對薄膜成分的調(diào)控，當(dāng)Nd-Fe-B靶材成分為Nd8Fe84B8時，600℃退火態(tài)Nd-Fe/Nd-Fe-B薄膜獲得了較高的矯頑力（Hc=19.2kOe），同時M

3、s、Mr大幅提高（Mr=6.3kG，Ms=8.2kG），綜合性能更加優(yōu)良。
　　2.分析上述Nd-Fe/Nd-Fe-B薄膜的微結(jié)構(gòu)，元素擴(kuò)散、結(jié)合發(fā)現(xiàn)：退火處理顯著改變各元素的分布，Nd2Fe14B硬磁相主要形成于Nd-Fe-B層；第二象限退磁曲線的塌腰現(xiàn)象，主要是因為Ta/Nd-Fe和Nd-Fe-B/Ta界面處存在軟磁相Fe-Ta-B非晶層，軟硬磁相比例的失衡削弱了交換耦合作用，產(chǎn)生塌腰現(xiàn)象，并且隨著退火溫度升高塌腰逐漸嚴(yán)重。<

4、br>　　3.優(yōu)化磁性層厚度、退火溫度，并在600℃退火態(tài)Nd-Fe（36nm）/Nd-Fe-B（41nm）薄膜的研究基礎(chǔ)上，插入隔離層Pr-Cu以削弱緩沖層（覆蓋層）的不利影響，當(dāng)Pr-Cu層厚度為4nm時，塌腰現(xiàn)象基本消失，Mr/Ms=0.97，Hc=26.5kOe，（BH）max=4.1MGOe。最后，采用多層循環(huán)結(jié)構(gòu)（[Nd-Fe/Hd-Fe-B]n）優(yōu)化磁性能并改善塌腰，當(dāng)n=4時薄膜塌腰現(xiàn)象完全消失，Mr/Ms接近為1，Hc