磁控溅射Fe-N薄膜及Fe-N/TiN多层膜的结构和磁性

用磁控溅射法制备了Fe N薄膜和Fe N/TiN多层膜。结果表明 ,在常温下 ,使用较小的氮、氩比溅射 ,生成的Fe N薄膜主要是含氮α Fe固溶体 ,并且N原子进入α Fe晶格是饱和磁化强度提高的一个原因。Fe N/TiN多层膜的层间耦合作用以及减小每一Fe N层厚度而引起的晶粒尺寸的减小可以有效地降低薄膜的矫顽力 。

磁控溅射Fe-N薄膜的结构和性能

研究了氮流量对磁控溅射Ｆｅ－Ｎ薄膜的磁性和结构的影响．加氮薄膜的软磁性能明显优于纯铁的．当氮的流量为１．０ｍＬ·ｍｉｎ^（－１）时，矫顽力 Ｈ_ｃ达到最小值２０５Ａ／ｍ．当氮流量为０．８ｍＬ·ｍｉｎ_（－１）时，饱和磁化强度达到Ｍ_ｓ＝２．３６Ｔ．在 Ｆｅ－Ｎ薄膜中未发现γ’－Ｆｅ４Ｎ和 α”－Ｆｅ１６Ｎ２．

偏压对直流磁控溅射Fe-N薄膜结构及性能的影响

为了揭示偏压对溅射态Fe-N薄膜磁学行为的影响规律及机理,采用直流磁控溅射工艺在不同偏压下制备了Fe-N薄膜.利用掠入射X射线衍射、小角X射线散射技术和振动样品磁强计研究了薄膜的相结构、厚度、表面粗糙度以及磁性能.结果表明,增加偏压有利于薄膜中非晶的形成,且随着偏压的增大,薄膜的厚度增加,表面粗糙度降低.Fe-N薄膜的磁性能表明,随着偏压的增加,薄膜的饱和磁化强度和矫顽力均有不同程度的减小.偏压的增加导致Fe-N薄膜由晶态向非晶态转变,从而引起磁性能的改变.

射频磁控溅射高饱和磁化强度Fe-N薄膜

用射频磁控溅射法分别在具有20nmFe衬底的Si(100)和NaCl单晶基片上成功地制备出具有高饱和磁化强度的Fe-N薄膜.用X射线衍射仪、透射电子显微镜和振动样品磁强计研究了氮气分压和基片温度对Fe-N薄膜相结构和磁性的影响.结果表明,当氮气分压为2.66×10-2Pa,基片温度为100~150℃时,最有利于α-″Fe16N2相的形成.在此条件下制备的Fe-N薄膜的饱和磁化强度高达2.735T,超过纯Fe的饱和磁化强度值.

RF溅射的Fe-N薄膜的磁导率研究

研究了用ＲＦ溅射法制备的Ｆｅ Ｎ薄膜经过 2 50℃磁场热处理后高频磁导率的变化情况。实验结果发现 ,在优化生长条件下生长的Ｆｅ Ｎ薄膜样品 ,在 1～ 1 0ＭＨｚ的频率范围内 ,易磁化方向的高频磁导率较小 ,但其难磁化方向的相对磁导率可以高达 1 50 0 ,并且基本恒定 ,说明这种Ｆｅ

衬底温度对Fe-N薄膜结构、形貌及磁性能的影响

采用直流磁控溅射方法,以Ar和N2作为放电气体,在单晶Si(100)衬底上沉积了Fe-N薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、原子力显微镜(AFM)和超导量子干涉仪(SQUIDS)对所制备的样品进行了结构、成分、形貌和磁性能分析,研究了衬底温度对薄膜的结构、形貌和磁性能的影响。结果表明:衬底温度对Fe-N薄膜的结构有重要的影响,通过控制衬底温度可以获得单相γ-′Fe4N化合物薄膜;γ-′Fe4N具有较高的饱和磁化强度,是非常有应用前景的磁记录介质及磁头功能材料。

降低适用于高密记录写入磁头的Fe-N薄膜矫顽力的研究

用RF磁控溅射方法,在高功率下制备厚度为2μm的薄膜,当N含量在5.9～8.5%原子分数范围内,形成α′+α″相时,4πMs=2.2T,Hc=58.6A/m,可以满足针对高存储密度的GMR/感应式复合读写磁头中写入磁头的需要。用该方法在不同的本底真空度下制备Fe N薄膜,发现较高真空下比较低真空下制备的Fe N薄膜磁学性能要好。P=1000W时,较高真空下制备的Fe N薄膜的矫顽力为34.8A/m,较低真空下制备的Fe N薄膜的矫顽力为58.6A/m。AFM测试表明,在功率条件相同情况下,较高真空下制备的Fe N薄膜表面光滑、平整、起伏小、薄膜致密;而较低真空下制备的Fe N薄膜,表面粗糙、起伏大、薄膜较疏松、不均匀。

高温磁控溅射沉积Fe-N薄膜的磁电性质研究

采用直流磁控溅射的方法,以Ar和N2作为溅射气体,在400℃下于石英玻璃衬底上沉积Fe-N薄膜。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、超导量子干涉仪(SQUID)以及I-V曲线测量对薄膜的结构、化学环境、表面形貌以及磁电性质进行分析。结果表明:样品具有铁磁性,其饱和磁化强度和矫顽力随温度升高而降低;样品具有良好的导电性。

Fe-N软磁薄膜的性能及其磁场热处理后的各向异性模型

本文报道了采用RF磁控溅射制备出了高性能的Fe-N薄膜 ,膜厚约 2 0 0nm ,磁场热处理后薄膜中含有α′和少量γ′ ,具有优质的软磁性能 ,饱和磁化强度 2 4T ,高于纯铁的 ,矫顽力小于 80A/m ,2～ 10MHz下的磁导率为15 0 0。然后提出一个模型 ,合理的解释了磁场热处理后薄膜表面的各向异性现象 ,包括不同方向的磁滞回线 ,剩磁比 。

降低Fe-N软磁薄膜矫顽力的途径

用RF磁控溅射沉积的Fe-N磁性薄膜,饱和磁化强度比较高,但矫顽力太高,因而降低H_c成为Fe-N是否可以用于高密度磁记录的关键,在低功率200W下溅射沉积200um的薄膜,在250℃,12000 A/m磁场下真空热处理后,当N含量在f_A为5％～7％范围内,形成a′+a″时,μ_oMs可达2.4T,H_c<80A/m,但Fe-N磁性薄膜厚度需要达到2μm,而H_c往往因厚度增加而增加,提高溅射功率到1000W,使晶粒进一步细化,2μm厚的Fe-N磁性薄膜经250℃,12000A/m磁场下真空热处理后,当N含量在f_A为5.9％～8.5％范围内,形成a′+a″时,μ_oMs=2.2T,H_c仍可低于80A/m,可以满足针对高存储密度的GMR/感应式复合读写磁头中写入磁头的需要。

基片温度对Fe-N化合物薄膜制备及磁性能的影响

用X射线衍射仪和振动样品磁强计研究了双离子束溅射法制备的Fe-N薄膜的相组成和磁性能。结果表明 ,基片温度对不同基片上制得的薄膜的结构和磁性能有显著影响。基片温度为250℃和300℃时 ,在 (111)硅片基片上制得无晶粒择优取向的单一γ′-Fe4N相 ;基片温度为160℃时 ,可在玻璃基片上制得具有 (100)面晶粒取向的单一γ′-Fe4N相薄膜。薄膜磁性测量表明 ,与无晶粒择优取向的γ′-Fe4N相比较 ,具有 (100)面晶粒取向的γ′-Fe4N相的矫顽力较低 ,易达到磁饱和 。

γ′-Fe_4N薄膜的制备及其磁性

采用直流磁控溅射方法,以Ar/N2为放电气体(N2/(Ar+N2)=10%),在玻璃和NaCl(100)单晶片上分别沉积获得Fe-N薄膜样品.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和超导量子干涉仪(SQUID)对样品的结构、形貌和磁性能进行分析,研究基片和基片温度等条件对薄膜的影响.结果表明,以NaCl单晶为基片获得单相γ′-Fe4N薄膜,与玻璃基片相比可降低其生成的基片温度并可扩大形成温度的范围,且比饱和磁化强度略有增大.

氮化铁薄膜的结构及磁性研究

采用直流磁控溅射方法,以Ar/N2作为放电气体在玻璃基片上沉积了单相γ-′Fe4N薄膜,采用X射线衍射(XRD)和超导量子干涉仪(SQUID)对所制备的样品进行了结构和磁性性能分析,研究了基片温度对薄膜的结构和磁性性能的影响。

不同基片生长γ′-Fe_4N薄膜的结构及其磁学性能

采用直流磁控溅射方法,保持氩气流量不变,控制氮气的体积分数为10%,12.5%,15%,分别用Si(100)单晶和SrTiO_3(100)单晶基片制备Fe-N薄膜.用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等方法对两种不同基片生长Fe-N薄膜的结构及磁学性能进行表征.结果表明:在SrTiO_3(100)单晶基片上得到了单相γ′-Fe_4N薄膜,与Si(100)基片上的样品相比,SrTiO_3(100)更有利于诱导γ′-Fe_4N薄膜的取向性生长;当氮气的体积分数约为12.5%时,制备单相γ′-Fe_4N薄膜的晶粒结晶度较好,且饱和磁化强度较高,矫顽力比Si(100)为基片获得的Fe-N薄膜样品低,软磁性能较好.

2μm厚Fe—N薄膜矫顽力的研究

本文研究了RF磁控溅射法制备的Fe-N薄膜，经过250℃场热处理后，厚度为2μm薄膜的矫顽力随溅射功率变化的规律。实验发现，高功率可以减少薄膜中杂质元素的相对含量，降低矫顽力（小于80A／m），饱和磁化强度大于2．2T，这种材料可满足高密度存储写入头材料的要求。