厚度对FeN薄膜结构与磁性能的影响

利用射频磁控溅射的方法在常温下制备一系列不同厚度的FeN薄膜,分析薄膜厚度对其微结构与磁特性的影响。研究表明,在常温下制备的FeN薄膜,都呈现出较为明显的非晶纳米晶结构,没有出现FeN结晶相,样品矫顽力随薄膜厚度增大先增大后减小。当薄膜厚度为40nm时,具备较为明显的软磁性能,且在外磁场诱导下样品呈现出明显的面内单轴磁各向异性;当厚度为80 nm时,薄膜表面呈现出条纹畴结构,面内单轴磁各向异性消失,表现出较弱的垂直磁各向异性;当厚度分别为120 nm、180 nm以及240 nm时,依然没有面内单轴各向异性,逐步呈现出迷宫畴结构。对40 nm和80 nm厚薄膜的磁谱测试结果显示,前者的自然共振频率为2 GHz,后者呈现出多个共振峰。经过430℃保温5 h条件下真空退火后所有样品都表现出明显的结晶现象,主要包含γ'-Fe_(4)N相和ε-Fe_(3)N相,其中120nm厚样品为较为纯净的γ'-Fe_(4)N相多晶薄膜。