强磁场对不同厚度Fe80Ni20薄膜的微观结构及磁性能的影响

有无6 T强磁场条件下利用分子束气相沉积方法制备了不同厚度的Fe₈₀Ni₂₀薄膜. 研究发现, 薄膜的面内矫顽力随厚度增加而降低且符合Neel理论; 矩形比随厚度的增加先快速增大后缓慢降低; 6 T磁场抑制了颗粒团聚及异常长大, 并降低了薄膜表面的粗糙度, 这使薄膜的矫顽力要小于无磁场作用的薄膜, 矩形比大于无磁场作用的薄膜; 而且薄膜在垂直于基片表面的6 T磁场作用下由0 T下的面内磁各向异性转变为磁各向同性. 关键词： 强磁场 气相沉积 微观结构 磁性能     

单晶Si表面离子束溅射沉积Co纳米薄膜的研究

采用离子束溅射沉积法，在单晶Si基片上制备了不同厚度(1—100nm)的Co纳米薄膜.利用原子力显微镜、X射线光电子能谱(XPS)仪和X射线衍射仪对不同厚度的Co纳米薄膜进行了分析和研究.结果表明：当薄膜厚度为1—10nm时，沉积颗粒形态随薄膜厚度增加将由二维生长的细长胞状过渡到多个颗粒聚集成的球状.当膜厚大于10nm时，小颗粒球聚集成大颗粒球，颗粒球呈现三维生长状态.表面粗糙度随膜厚的增加呈现先增加后减小的趋势，在膜厚为3nm时出现极值.XPS全程宽扫描和窄扫描显示：薄膜表面的元素成分为Co，化学态分别 关键词： 离子束沉积 纳米薄膜 X射线光电子能谱 X射线衍射     

磁控溅射制备铬薄膜的结构和光电学性质(英文)

用直流磁控溅射技术在石英基片上制备不同厚度(5nm～114nm之间)的铬膜.使用X射线衍射仪和分光光度计分别检测薄膜的结构和光学性质,利用德鲁特模型和薄膜的透射、反射光谱计算铬膜的厚度和光学常量,并采用Van der Pauw方法测量薄膜电学性质.结果表明:制备的铬薄膜为体心立方的多晶态,随着膜厚的增加,薄膜的结晶性能提高,晶粒尺寸增大;在可见光区域,当膜厚小于32nm时,随着膜厚的增加,折射率快速减小,消光系数快速增大,当膜厚大于32nm时,折射率和消光系数均缓慢减小并逐渐趋于稳定;薄膜电阻率随膜厚的增加为一次指数衰减.     

晶粒尺寸对气相沉积薄膜磁取向生长的影响研究

为了研究强磁场下薄膜取向生长规律,采用真空蒸发气相沉积法分别制备了不同磁场方向生长的Zn和Bi薄膜.XRD结果发现磁化率差异较小的Zn薄膜在4T时产生了明显的取向生长,而磁化率差异较大的Bi薄膜在5T磁场强度还没有发生取向生长.SEM结果显示Zn薄膜和Bi薄膜晶粒尺寸上有明显的差别,利用Zn薄膜在4T磁场下的取向建立晶粒尺寸和取向生长的对应关系,提出薄膜发生取向时晶粒的磁化能须大于热能kT的420倍.薄膜是否发生取向生长取决于三个因素:薄膜单个晶粒的大小V,材料不同晶向的磁化率差异Δ关键词： 强磁场 磁取向 薄膜生长 材料电磁加工     

磁控溅射制备铬薄膜的结构和光电学性质

用直流磁控溅射技术在石英基片上制备不同厚度(5 nm~114 nm之间)的铬膜.使用X射线衍射仪和分光光度计分别检测薄膜的结构和光学性质,利用德鲁特模型和薄膜的透射、反射光谱计算铬膜的厚度和光学常量,并采用Van der Pauw方法测量薄膜电学性质.结果表明:制备的铬薄膜为体心立方的多晶态,随着膜厚的增加,薄膜的结晶性能提高,晶粒尺寸增大;在可见光区域,当膜厚小于32 nm时,随着膜厚的增加,折射率快速减小,消光系数快速增大,当膜厚大于32 nm时,折射率和消光系数均缓慢减小并逐渐趋于稳定;薄膜电阻率随膜厚的增加为一次指数衰减.     

强磁场下Sm-Fe薄膜不同晶态组织演化及磁性能调控

针对Sm-Fe薄膜的不同晶态组织演化和磁性能调控问题,采用分子束气相沉积方法制备Sm-Fe薄膜时,通过改变Sm含量、膜厚和强磁场来调节薄膜的晶态和磁性能.结果表明,Sm含量可以调节Sm-Fe薄膜的晶态组织演化,而晶态组织的演化和强磁场对磁性能有显著影响.Sm-Fe薄膜在Sm原子比为5.8%时是体心立方晶态组织,在Sm含量为33.0%时为非晶态组织,而膜厚和强磁场不会影响薄膜的晶态组织.非晶态薄膜的表面粗糙度和表面颗粒尺寸都比晶态薄膜的小,施加6 T强磁场会使表面颗粒尺寸增大,而表面粗糙度降低.非晶态薄膜的饱和磁化强度M_s比晶态薄膜的M_s(1466 emu/cm~3,1 emu/cm~3=4π×10-10T)低约47.6%,施加6 T强磁场使非晶态和晶态薄膜的M_s均降低约50%.Sm-Fe薄膜的矫顽力H_c在6—130 Oe(1 Oe=103/(4π)A/m)之间,其中,非晶态薄膜的H_c比晶态薄膜的H_c大.施加6 T强磁场使晶态薄膜的H_c增大,而使非晶态薄膜的H_c减小,最高可以减少95%.结果表明含量和强磁场可以用于调控Sm-Fe薄膜的晶态和磁性能.     

强磁场对真空蒸镀制取Te薄膜的影响

采用强磁场下物理气相沉积方法,在单晶硅、玻璃板和聚乙烯（PET）基片上真空蒸发制取Te膜.结果显示在三种不同的基片上生长Te膜时,4 T强磁场能够加快Te膜的形核长大,增大Te膜的颗粒尺度,使晶粒〈011〉方向取向性增强. 关键词： 真空蒸镀 强磁场 晶面取向 Te薄膜     

3 T强磁场对真空蒸发Zn薄膜晶体结构的影响

在3 T强磁场下采用真空蒸发沉积在玻璃基片上制备了三种厚度分别为1,2,3 μm的Zn薄膜,并和无磁场下制备的薄膜进行了对比研究.对施加磁场和无磁场环境下制备的试样分别进行了X射线衍射研究.研究表明,3 T磁场下制备的Zn薄膜都是沿（002）面取向,而0 T磁场下制备的薄膜随着厚度的增加c轴取向逐渐减弱. 3 T磁场的取向作用可以维持Zn晶粒沿着c轴取向.利用扫描电子显微镜对薄膜表面形貌的研究发现,施加磁场制备的Zn薄膜表面晶粒要比无磁场条件下制备的薄膜有明显的细化.对磁场下Zn原子团形成进行了热力学分析,推导了磁场作用下的临界形核半径r^*_M和临界形核自由能ΔG^*_M.初步分析表明,r^*_M和ΔG^*_M减小从而增加临界形核浓度是Zn晶粒细化的原因. 关键词： 强磁场 晶体结构 真空蒸发沉积 薄膜     

基片温度对SiNx薄膜结晶状态及机械性能的影响

利用微波电子回旋共振增强磁控反应溅射法在不同基片温度下制备无氢SiNx薄膜.通过傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、台阶仪、纳米硬度仪等表征技术,研究了基片温度对SiNx薄膜结晶状态、晶粒尺寸、晶体取向等结晶性能以及薄膜的生长速率、硬度等机械性能的影响,并探讨了薄膜结晶性能与机械性能之间的关系.研究结果表明,在基片温度低于300℃时制备的SiNx薄膜以非晶状态存在,硬度值仅为18 GPa左右;基片温度在320-620℃范围内,SiNx薄膜中出现纳米晶粒,且晶粒尺寸随沉积温度的增加而增加,在沉积温度为620℃时达到最大,为20±1.5 nm;当沉积温度为700℃时,SiN<,x>薄膜的晶粒尺寸突然减小,但由于此时晶粒密度为最大,因此薄膜硬度达到最大值(36.7 GPa).     

金属诱导生长与超高真空化学气相沉积方法相结合制备多晶锗硅薄膜

采用金属Ni诱导与超高真空化学气相沉积(UHVCVD)相结合的方法，在热氧化硅衬底上生长了多晶锗硅薄膜.利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)等对多晶锗硅薄膜的质量、表面形貌进行了测试分析，并就生长参数以及金属Ni对薄膜性能的影响进行了研究.结果表明：1)在420—500℃范围内，金属Ni具有明显的诱导作用；2)Ni层厚度对薄膜质量及形貌的影响使得晶粒尺寸随Ni厚度增加存在一极大值.在Ni层厚度为60nm时，能够获得晶粒尺寸均匀，晶粒大小为500—600nm，结晶质量良好的多晶锗硅薄膜. 关键词： 超高真空化学气相沉积 金属诱导 镍 多晶锗硅     

真空磁场热处理温度对不同厚度的Ni88Cu12薄膜畴结构及磁性的影响

利用射频磁控共溅射方法,在Si衬底上制备了Ni88Cu12薄膜,并且研究了膜厚以及真空磁场热处理温度对畴结构和磁性的影响. X射线衍射结果表明热处理后的薄膜晶粒长大,扫描电子显微镜结果发现不同热处理温度下薄膜表现出不同的形貌特征.热处理前后的薄膜面内归一化磁滞回线结果显示,经过热处理的Ni88Cu12薄膜条纹畴形成的临界厚度降低,未热处理的Ni88Cu12薄膜在膜厚为210 nm时出现条纹畴结构,而经过300℃热处理的Ni88Cu12薄膜在膜厚为105 nm就出现了条纹畴结构.高频磁谱的结果表明,随着热处理温度的增加, Ni88Cu12薄膜的共振峰会有小范围的移动.     

Carbon-content dependent effect of magnetic field on austenitic decomposition of steels

The transformed microstructures of the high-purity Fe-0.12C alloy and Fe-0.36C alloy heat treated without and with a 12 T magnetic field have been investigated to explore the carbon-content dependent field effect on austenitic decomposition in steels. Results show that, the field-induced transformed morphology characteristics in different alloys differ from each other. In the Fe-0.12C alloy, the pearlite colonies are elongated along the field direction, and shaped by the chained and elongated proeutectoid ferrite grains in the field direction. However, in the Fe-0.36C alloy, the field mainly reduces the amount of Widmänstatten ferrite and elongates the formed proeutectoid ferrite grains in the field direction. No clear field direction alignment is obtained. The magnetic field also demonstrates carbon-content dependent effect on the texture of the formed ferrite. It clearly enhances the 〈001〉 fiber of the ferrite in the transverse field direction in the Fe-0.36C alloy. This field effect is related to the crystal lattice distortion induced by carbon solution and this impact becomes stronger with the increase of the carbon content. For the Fe-0.12C alloy, this field effect is greatly reduced due to the reduced carbon oversaturation in ferrite and elevated formation temperature. The orientation relationships (ORs) between the pearlitic ferrite and the pearlitic cementite in both alloys are less affected by the magnetic field. No obvious changes in the either type of the appearing ORs and their number of occurrences are detected.     

源于非晶合金的透明磁性半导体

磁性半导体兼具磁性和半导体特性,通过操控电子自旋,有望实现接近完全的电子极化,提供一种全新的导电方式和器件概念.目前磁性半导体的研究对象主要为稀磁半导体,采用在非磁性半导体中添加过渡族磁性元素使半导体获得内禀磁性的方法进行制备.但大部分稀磁半导体仅具有低温磁性,成为限制其在室温可操控电子器件中应用的瓶颈.针对这一关键科学问题,本文提出与传统稀磁半导体制备方法相反的合成思路,在磁性非晶合金中引入非金属元素诱发金属-半导体转变,使磁性非晶获得半导体电性,研制出具有新奇磁、光、电耦合特性的非晶态浓磁半导体,揭示其载流子调制磁性的内禀机理,发展出可在室温下工作的p-n结及电控磁器件.     

磁场对模板法制备的Co纳米线结构和磁性的影响

在用二次氧化法制备的高度有序的氧化铝模板上通过交流电化学方法制备了Co纳米线阵列．研究了外加磁场及电解液pH值对纳米线生长的影响．在pH值为6.0和6.5的电解液中分别在不加磁场和沿纳米线轴向施加0.3 T磁场情况下制备了hcp结构的Co纳米线阵列．实验数据表明,沉积时外加磁场和调节pH值能有效影响纳米线中hcp结构的Co晶粒的易磁化轴沿纳米线长轴方向生长．由于晶粒的磁晶各向异性和纳米线沿长度方向的宏观形状各向异性叠加,制备的Co纳米线阵列具有高垂直各向异性,高矫顽力和较高矩形比． 关键词： Co纳米线阵列 织构 磁性     

Nd-Ce-Fe-B纳米复合薄膜的磁性及交换耦合作用

采用磁控溅射技术制备了具有永磁特征的Nd-Ce-Fe-B多层纳米复合薄膜,并对其进行了退火处理.通过改变退火温度,研究其对薄膜磁性能和晶体结构的影响.结果表明,随着退火温度的提高薄膜磁性能逐渐增大,但当温度达到695℃以上时,薄膜的磁性能急剧下降.当退火温度为675℃时,薄膜的矫顽力Hci=10.1 kOe(1Oe=79.5775 A/m),垂直于薄膜表面方向的剩余磁化强度4πM_(r⊥)=5.91 kG(1 G=10~3/(4π)A/m).薄膜的X射线衍射结果表明,磁性薄膜具有较好的c轴取向.通过对薄膜磁化反转过程的研究,发现随着外加磁场的增大,M_(rev)的极小值向M_(irr)减小的方向移动,这与畴壁弯曲模型类似,表明在薄膜中存在较强烈的局部钉扎作用,而剩余磁化强度曲线表明这种钉扎作用在薄膜矫顽力机制中并不占支配作用.此外,薄膜的Henkel曲线结果表明在薄膜中存在较强的交换耦合作用,在经过685℃退火的薄膜中磁相互作用更加显著.     

Thickness induced magnetic anisotropic properties of Tb-Fe-Co thin films

The influence of Tb₂₅Fe₆₁Co₁₄ thin film thicknesses varying from 2 to 300 nm on the structural and magnetic properties has been systematically investigated by using of X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, magnetization, and magneto-optic Kerr effect microscopy measurements. Thin film growth mechanism is pursued and controlled by ex-situ X-ray refractometry measurements. X-ray diffraction studies reveal that the Tb₂₅Fe₆₁Co₁₄ films are amorphous regardless of thin films thicknesses. The magnetic properties are found to be strongly related to thickness and preferred orientation. With an increase in film thickness, the easy axis of magnetization is reversed from in-plane to out-of-plane direction. The change in the easy axes direction also affects the remanence, coercivity and magnetic anisotropy values. The cause for the magnetic anisotropy direction change from in-plane to out-of-plane can be related to the preferred orientation of the thin film which depends on the large out-of-plane coercivity and plays an important role in deciding the easy axes direction of the films. According to our results, up to the 100 nm in-plane direction is dominated over the whole system under major Fe-Fe interaction region, after that point, the magnetic anisotropy direction change to the out-of-plane under major Tb-Fe/Tb-Co interaction region and preferred orientation dependent perpendicular magnetic anisotropic properties become more dominated with 2.7 kOe high coercive field values.     

Surface morphology and electron transport correlation in thin iron films

In this work we studied the magnetic, resistive and magnetoresistive properties of thin iron films deposited on vicinal silicon substrates. The film surfaces were characterized by atomic force microscopy which revealed formation of elongated stripes. We show that the morphological anisotropic structure of the films influences significantly both their magnetic and electronic transport.