Fe／Cu纳米多层薄膜中内应力对其力学性能的影响

利用直流磁控溅射方法制备了Fe/Cu纳米多层膜,使用扫描电子显微镜(SEM)、薄膜应力分布测试仪和纳米压痕技术研究了不同周期结构Fe/Cu纳米多层薄膜的内应力及其纳米力学性能.在Fe/Cu纳米多层薄膜中,由于铁和铜的结构和本征性能的差异,形成多层膜结构后存在张应力,其张应力在周期T=10时达到910.08 MPa,对应的纳米硬度为12.3 GPa.随着多层薄膜调制周期数T的增加而内应力逐渐降低,纳米硬度和弹性模量随着张应力缓释也出现下降.根据纳米薄膜内应力对其力学性能的影响,探讨了内应力与薄膜纳米力学性能的相关性.

Fe/Cu巨磁阻多层薄膜的XPS研究

利用磁控溅射方法在Si衬底上制备了Cu/Fe多层薄膜,采用XPS方法及Ar离子对薄膜样品进行刻蚀.研究表明,在多层薄膜的溅射界面存在合金,并观测到溅射层向基体扩散的现象.

电沉积Al/Fe/Cu多层薄膜的固态扩散研究

采用AlCl3 NaCl熔融盐镀铝、FeSO4溶液镀铁、CuSO4溶液镀铜得到了结构完整、界面清晰的Al/Fe/Cu多层薄膜。研究了电流密度、时间、温度对镀铝层性能及电流效率的影响。采用X 射线衍射仪对该多层薄膜热处理前后进行了表征,并用金相显微镜对其结构与形貌进行了分析。结果表明,该多层薄膜致密均匀且各层之间结合力良好;通过热处理后得到了一面心立方结构的新相,该新相基本结构与Cu大致相同,且多层薄膜中铁铜质量比越低,越有利于该新相的生成。

Fe/Ti纳米多层薄膜退火初期的扩散行为

采用双室高真空磁控溅射装置在溅射功率60 W和工作气压0.5 Pa下直流磁控溅射沉积了调制比为1,设计调制周期18.0 nm的Fe/Ti纳米多层薄膜.利用横截面透射电镜(XTEM)、差示扫描量热分析仪(DSC)及小角和广角X射线衍射(SA/WAXRD)分析退火初期的扩散行为.实测调制周期16.2nm,原始沉积Fe/Ti纳米多层薄膜由交替生长的纳米多晶α-Fe和α-Ti组成,调制界面清晰.Fe/Ti纳米多层薄膜热失稳过程包括亚层间的扩散、金属间化合物FeTi形成和长大3个阶段.退火温度为473 K时,保持与原始沉积相同的成分调制结构;退火温度升高到523 K,Fe与Ti亚层间发生互扩散,成分调制结构破坏,但相变未发生;达到最高退火温度623 K,过饱和固溶体α-Fe(Ti)和金属间化合物FeTi形成.

纳米氧化层对坡莫合金薄膜性能的影响

采用磁控溅射的方法制备了Ta/NiFe/Ta磁电阻薄膜,分别将CoFe-NOL和Al2O3插层引入NiFe薄膜,研究纳米氧化层(NOL)对NiFe薄膜性能的影响。实验结果表明:将CoFe-NOL引入NiFe薄膜,CoFe-NOL对NiFe薄膜性能有重要影响,并且CoFe-NOL在薄膜中的位置不同影响效果也不同;CoFe-NOL处于Ta/NiFe界面时,由于破坏了NiFe薄膜的织构,导致了NiFe薄膜的各向异性磁电阻(AMR)值的减小和矫顽力的上升;CoFe-NOL处于NiFe/Ta界面时,则不会破坏NiFe薄膜的织构,其AMR值和矫顽力基本没有变化。将Al2O3插层引入NiFe薄膜,由于Al2O3插层的"镜面反射"作用,合适厚度的Al2O3插层可以改善薄膜的微结构,提高薄膜的磁电阻值,改善薄膜的磁性能。当Al2O3插层厚度为1.5 nm时,NiFe薄膜有最佳的微结构和性能。

磁控溅射Cu/Al多层膜的固相反应

采用磁控溅射技术制备了原子比为2:1、调制周期Λ分别为20和5 nm的Cu/Al多层膜.用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和热分析(DSC)等技术研究了多层膜的固相反应. Λ=20 nm的多层膜样品中铜和铝膜均沿(111)方向择优生长,加热至145℃时生成α—Cu固溶体,超过191℃时生成γ2-Cu9Al4相.制备态Λ=5 nm的样品有α—Cu生成.加热时γ2-Cu9Al4的生成温度显著降低(134℃).测定了Λ=20 nm多层膜样品中α—Cu和γ2-Cu9Al4的形成激活能分别为0.56 eV和0.79 eV,后者与文献值相符.