CoFe/NiFe复合自由层对自旋阀磁电阻变化率的影响

研究CoFe/NiFe复合自由层对自旋阀磁电阻变化率的影响。在实验中通过固定溅射功率、时间和气流,调节靶基距(TSD)得到不同厚度及均匀性的复合自由层CoFe/NiFe薄膜,进而达到优化自旋阀结构提高其磁电阻率的目的。实验结果表明:在TSD分别为8.382 cm、8.890 cm时,制备的CoFe和NiFe单层膜性能最优,电阻标准偏差分别为1.33%、0.98%。通过磁性能综合测试平台对优化后的CoFe/NiFe复合自由层的自旋阀结构进行了测试,磁电阻变化率(MR)较优化前提高了约0.84%。该研究可为高性能自旋阀结构的制备提供参考。

缓冲层和保护层对Ta(Ti)/Co/Nb多层膜热稳定性影响

采用磁控溅射法制备底层(BL)/钴(Co)/顶层(CL)三层膜,通过考察Co磁矩(M)与温度(T)的关系,系统分析了不同BL和CL对Co层热稳定性的影响。其中BL和CL分别为非磁性过渡金属钽(Ta)、钛(Ti)和铌(Nb)。研究发现,不同的非磁性底层和顶层材料对Co的热稳定性有着不同的影响,其中Ti作为BL和CL时Co的热稳定性最好。此外,与BL相比,CL在Co层的M-T具有更重要的影响,相同的CL其Co具有类似M-T曲线。实验结果可以解释为非磁性BL和CL与Co之间存在的耦合相互作用。这揭示出在纳米级多层膜中,通常用于促进晶体结构和防止氧化的底部非磁性缓冲层和顶部保护层可能对其相邻的磁性层的磁性能产生影响。

重金属缓冲层和覆盖层对TbFeCo超薄膜磁性及热稳定性的影响

非晶态稀土-过渡金属合金亚铁磁薄膜具有很强的垂直磁各向异性、超快的磁矩翻转速度以及磁矩和角动量补偿的特性,是当前自旋电子学以及超快信息存储领域的重要研究对象.本文采用磁控溅射制备了系列X/Tb_(x)(Fe_(0.75)Co_(0.25))_(1-x)/X三明治结构薄膜(0.13≤x≤0.32,X=SiO_(2),Pt和W),系统地研究了重金属Pt,W作为TbFeCo超薄膜的缓冲层和覆盖层(统称包覆层)对其室温下磁性和热稳定性的影响.实验结果显示,被SiO_(2)包覆的TbFeCo薄膜具有垂直磁各向异性,磁矩补偿成分在0.21<x<0.24范围内.用Pt包覆的3 nm和5 nm TbFeCo超薄膜,则不出现磁矩补偿现象,在整个研究成分范围对应薄膜的磁矩始终由FeCo主导,且在250℃高真空退火后垂直磁各向异性消失;当以W作为包覆层时,超薄TbFeCo的磁矩补偿点复现,在补偿点成分附近,其有效垂直各向异性场超过11.5 T,且经过350-400℃退火后TbFeCo依然保持良好的垂直磁各向异性.最后,通过[Pt/TbFeCo]_(5)/Pt和[W/TbFeCo]_(5)/W多周期多层膜的宏观磁性测量和结构表征,发现Pt/TbFeCo存在界面晶化,导致以Pt作为包覆层时TbFeCo超薄膜不存在磁矩补偿,且在垂直磁各向异性方面和热稳定性等方面的严重弱化.重金属W/TbFeCo超薄膜体系具有磁矩补偿、巨大垂直磁各向异性场和高热稳定性的特点,研究结果对今后设计基于非晶态稀土-过渡金属合金纳米磁性超薄膜的自旋电子学器件具有重要参考价值.

具备双轴拉伸性褶皱CoFeB薄膜制备与高频磁性能

通过将柔性CoFeB薄膜粘贴到双轴预应变基底聚二甲基硅氧烷(PDMS)上制备具有人工起皱表面结构的双轴可拉伸磁性薄膜。采用振动样品磁强计(VSM)对样品进行静态磁性表征,结果表明所制备的CoFeB薄膜均表现出面内的单轴磁各向异性,这主要由样品的褶皱形貌引起。样品表面的不规则褶皱结构导致了其磁各向异性方向偏离纵向。动态磁性表征结果表明样品的高频磁性可以通过施加的双轴应变进行调控,实现了其共振频率的正拉伸依赖性,从而避免样品在拉伸状态下的失效,这对于微波软磁薄膜在可拉伸高频电子器件中的应用具有重要意义。施加双轴应变状态下的CoFeB薄膜的受力分析模型能够很好解释这种应变调控作用。

高透光率感性网栅膜的电磁屏蔽

在确保制作感性网栅膜后光学窗红外透射率下降小于5%的前提下,研究了影响感性网栅膜电磁屏蔽特性的主要因素。归纳了感性网栅膜红外透射率公式,运用含阻抗边界条件的谱域Galerkin法推导了周期结构金属网栅的电磁场积分方程,用周期矩量法计算出网栅的反射系数及透射系数,进而求出其电磁屏蔽效能;计算并分析了采用不同线宽、周期、衬底材料、衬底厚度时透明导电光窗(金属网栅膜)的电磁屏蔽效能。最后,采用激光直写、真空镀膜等工艺在ZnS基底上制作了周期为360μm×360μm、线宽为12μm,方块电阻分别为13Ω、25Ω的样片,采用自由空间法测试了2～18GHz频段的电磁屏蔽效能。测试与分析结果表明:当感性网栅膜在8～10μm波段引起的平均透射率下降小于2%的情况下,电磁屏蔽效能平均达到了20dB以上。结果显示网栅的光电特性是矛盾的,线宽与周期越小电磁屏蔽效果越好,同时应尽量降低网栅的表面电阻。

AZO薄膜制备工艺及其性能研究

综述了掺铝氧化锌(AZO)薄膜制备方法与光电特性,重点阐述了磁控溅射法制备工艺参数如衬底温度、溅射功率、气体压强、溅射时间、衬底和靶间距、负偏压等对AZO薄膜结构、光电性能的影响,并指出目前AZO薄膜的研究关键以及所面临的挑战,展望了未来的研究方向。

溅射气压对Si/Ge多层膜结构光学常数的影响

采用可变入射角全自动椭圆偏振光谱仪 ,测量了用磁控溅射法制备的Si/Ge异质多层膜结构的光学常数 ,测量能量范围为 1.5～ 4.5eV .分析了不同氩气压强对磁控溅射制备的Si/Ge异质多层膜结构的光学常数的影响 .实验结果表明 ,在低能区域 ,随压强的增加 ,多层膜结构的所有光学常数均有不同程度的增加 ,但在高能区域 ,溅射气压对光学常数的影响不再明显 .多层膜结构的复介电常数的实部和虚部及折射率n的峰位随压强增大而向低能方向位移 ;多层膜结构的消光系数k的峰位随压强的变化很小 ,但其峰值随压强的增加而增加 .

天然气水合物的磁电阻率响应特征

文中将含天然气水合物的海底浅部层状沉积层的电性结构分为低阻海水、相对高阻的海洋沉积物、高阻天然气水合物和相对高阻的沉积物基底四层,借助点源直流磁电阻率计算公式,对海底天然气水合物沉积层模型进行了模拟。数值模拟结果表明:①天然气水合物沉积层可以引起较为明显的磁电阻率高阻异常;②天然气水合物沉积层的厚度、埋藏深度对磁电阻率异常观测结果影响不大;③装置相对海底高度的变化、装置间的相对位置变化对磁电阻率异常观测结果影响很大。因此利用磁电阻率法进行海底天然气勘探是可行的,并且近海底装置是最优的观测装置。

高分辨磁旋转编码器磁鼓表露磁场分析与AMR检测磁头设计

应用静磁场理论分析了高分辨磁旋转编码器磁鼓的表露磁场,通过数值计算得到磁鼓表露场分布的直观曲线.设计制作出性能优良的磁旋转编码器AMR检测磁头,理论分析结果与对磁鼓表露磁场的实际测试结果进行了分析对比.结果表明,AMR检测磁头输出信号形状与幅度及其倍频特性与理论计算结果是相符的.

软磁薄膜高频巨磁阻抗效应的理论模型

利用修正的Landau Lifshitz Gilbert方程 ,对横向单轴磁各向异性软磁薄膜在高频下的有效横向磁导率做了理论推导 ,从而得到了关于薄膜高频阻抗的理论表达式 ,并与其它理论结果作了比较。结果表明 ,给出的有效横向磁导率表达式与其它理论结果一致。详细讨论了小尺寸薄膜中退磁场对共振频率的影响 。

磁控溅射制备TiN薄膜影响因素的研究

采用磁控溅射法在硅基片表面沉积TiN薄膜,研究了溅射气压、氮气流量、氩气流量、溅射电流等溅射参数对TiN薄膜导电性能的影响。实验参数采用正交设计法选取,经模糊分析得出,所考察的因素对薄膜光催化性能的影响次序由大到小依次为溅射电流、气体流量、溅射气压。进一步研究影响最大的溅射电流对薄膜结构与电学性能的影响,结果发现:溅射电流的增大使溅射粒子的动能随之增大,薄膜生长加快;薄膜的电阻率存在最小值。

电结晶铜/钴纳米多层膜结构与磁性能研究

以n型Si(111)为基底,在硼酸镀液体系中采用双槽法电结晶制备Cu/Co纳米多层膜,确定了工艺条件.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对纳米多层膜的结构和形貌进行了表征,显示多层膜具有良好周期性和超晶格结构.并用物性测量系统PPMS测试了不同结构Cu/Co纳米多层膜的磁性能.磁滞回线表明:不同周期数的纳米多层膜其矫顽力均较小.巨磁阻(GMR)性能与纳米多层膜结构有关.GMR值随Co磁性层厚度增长先增大后减小,有一极值;随着Cu非磁性层厚度的增加GMR值发生周期性的振荡;随周期数N的增大,GMR值先增大,在N为60时达到了90%,随着N的继续增加而减小,当达到80周期时,GMR值趋于稳定.

后退火温度对溅射沉积Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3铁电薄膜结构和性能的影响

在具有Ti缓冲层的Pt(111)底电极上,用射频溅射工艺在较低的衬底温度(370℃)和纯Ar气氛中沉积Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)薄膜,沉积过程中基片架作15°摇摆以提高膜厚的均匀性。然后将样品在大气中进行5min快速热退火处理,退火温度550-680℃。用XRD、SEM分析薄膜的微结构,RT66A标准铁电测试系统测量样品的铁电和介电性能。结果表明,所沉积的Pt为(111)取向,仅当后退火温度高于580℃,沉积在Pt(111)上的PZT薄膜才能形成钙钛矿结构的铁电相,退火温度在580-600℃时结晶为(110)择优取向,退火温度高于600℃时结晶为(111)择优取向。PZT薄膜的极化强度随退火温度的升高而增加,但退火温度超过650℃时漏电流急剧上升,因此退火处理的温度对PZT薄膜的结构和性能有决定性的影响。

工艺参数对Ni_(81)Fe_(19)薄膜磁性及微结构影响

在不同本底真空和工作气压下制备了不同厚度的Ｎｉ８１Ｆｅ１９／Ｔａ薄膜，并进行了磁性测量 和原子力显微镜分析．结果表明，较厚的薄膜、较高的本底真空和较低的工作气压下制备的薄 膜有较大的各向异性磁电阻．其原因是高本底真空和低工作气压导致大晶粒度和低粗糙度，进 而降低电子的散射，减小电阻Ｒ，增大△Ｒ／Ｒ．而较厚薄膜中，大晶粒度的作用将抵消高粗糙度的 负作用，使△Ｒ／Ｒ值增大．

Fe掺杂量和退火氛围对TiO_2薄膜晶体结构和磁性能的影响

采用直流磁控溅射方法在玻璃基片上制备了不同Fe掺杂量的TiO2薄膜,并对薄膜分别在空气和真空氛围下500℃进行30min退火处理。研究了Fe掺杂量和退火氛围对TiO2薄膜的结晶状态、表面形貌和磁性能的影响。结果表明,真空中500℃下退火的Fe掺杂的TiO2薄膜表现为非晶态结构,没有观察到室温铁磁性能的出现,而空气中500℃退火的样品显示出良好的结晶状态,且所有掺杂的样品均显示出室温铁磁性,并且随着Fe掺杂量的增加,TiO2薄膜的晶体结构逐渐由锐钛矿相向金红石相转变。

FeSiB/Cu/FeSiB多层膜巨磁阻抗效应研究

用磁控溅射法在玻璃基片上制备了FeSiB/Cu/FeSiB多层膜 ,在 10 0kHz～ 40MHz范围内研究了FeSiB/Cu/FeSiB多层膜中的巨磁阻抗效应特性。当磁场强度Ha 施加在薄膜的长方向时 ,巨磁阻抗效应随磁场的增加而增加 ,在某一磁场下达到最大值 ,然后随磁场的增加而下降到负的巨磁阻抗效应。在频率为 3 2MHz时 ,在磁场强度Ha=2 40 0A/m时巨磁阻抗变化率达到最大值 13 5 0 % ;在磁场强度Ha=96 0 0A/m时 ,巨磁阻抗变化率为 - 9 2 0 %。巨磁阻抗效应的最大值及负的巨磁阻抗效应与多层膜中磁各向异性轴的取向及发散有关。另外 ,当磁场施加在薄膜的短方向时 ,薄膜表现出负的巨磁阻抗效应 ,在频率为 3 2MHz,磁场强度Ha=96 0 0A/m时 ,巨磁阻抗变化率可达 - 12 5 0 %

ZrO_2/SiO_2多层膜的化学法制备研究

分别以ZrOCl2·8H2O和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶 凝胶工艺制备了性能稳定的ZrO2和SiO2溶胶。用旋转镀膜法分别在K9玻璃和单晶硅片上制备了ZrO2/SiO2多层膜。采用溶剂替换和紫外光处理等手段,有效地解决了ZrO2/SiO2多层膜中膜层开裂和膜间渗透等问题。应用扫描电子显微镜观测了薄膜的表面和剖面微观形貌,并用椭偏仪测得薄膜的厚度和折射率,研究了薄膜厚度、折射率与热处理温度、紫外光处理时间的关系,对所获得薄膜的紫外 可见、红外光谱进行了分析。用输出波长1064nm,脉宽15ns的电光调Q激光系统产生的强激光进行了单层膜的辐照实验,结果发现溶剂替换后激光损伤阈值有所提高。

DC磁控溅射沉积Fe_xN薄膜成分及生长机制

使用直流磁控溅射方法,Ar/N2作为放电气体,在玻璃衬底上沉积FexN薄膜.利用X射线光电子能谱(XPS)、掠入射小角X射线散射(GISAXS)、X射线衍射(XRD)、掠入射非对称X射线衍射(GIAXD)和原子力显微镜(AFM)研究薄膜的成分和生长机制.实验结果表明,在5%N2流量下获得FeN0.056单相化合物,薄膜中氮原子含量为14%,该值与α″-Fe16N2相中的氮原子的化学计量(11%)接近;GISAXS和AFM对薄膜表面分析表明,随溅射时间增加,薄膜变得愈加不光滑,用动力学标度的方法定量分析结果为:薄膜表面呈现自仿射性质,静态标度指数α≈0.65,生长指数β≈0.53±0.02,动力学标度指数z≈1.2,薄膜生长符合Kol-mogorov提出的能量波动概念的KPZ模型指数规律.

Ag-Cu/Ti双层膜复合体系结合强度测试方法研究

用粘结法和划痕法测试了 Ag- Cu/Ti双层膜复合体系的结合强度 ,并对其实验结果进行了分析、对比和讨论 .结果表明 :由于受胶结合强度的限制 ,粘结法只适用于中低结合强度的测试 ;划痕法适用于软金属薄膜结合强度的测试 ,尤其对高结合强度的薄膜特别有效 ,而且能测出双层膜或多层膜中薄膜之间的结合强度和膜基界面的结合强度 .

溅射条件对FeSiB薄膜磁性及巨磁阻抗效应的影响

采用射频磁控溅射法,在不同溅射条件下制备了FeSiB薄膜。研究了溅射条件对薄膜应力、磁滞回线及巨磁阻抗效应的影响。结果表明:随着溅射氩气压强的增加,薄膜内应力从压应力变为张应力,磁滞回线的形状随溅射条件的不同也发生改变。对磁各向异性的变化作了分析和讨论,而面内横向单轴磁各向异性的重要性在巨磁阻抗效应的实验中充分得到了体现。