磁控溅射制备Fe-Ga薄膜研究

研究了磁控溅射工艺中溅射功率对制备Fe-Ga薄膜的影响,对薄膜进行了热处理以及硬度测试。结果发现,在50～100W,薄膜厚度随溅射功率的增大而增加,并且在100W时所得的薄膜厚度和致密性最佳。热处理后发现薄膜变得更致密、更均匀。在一定功率范围内,薄膜的硬度也随溅射功率的增加而增加。

Fe-Ga薄膜的微结构与磁性能研究

采用磁控溅射方法,以Si(1OO)为衬底在40~80 W功率下制备了Fe_(83)Ga_(17)薄膜,通过XRD、SEM、室温磁滞回线以及MFM的测量研究了不同溅射功率制备的Fe-Ga薄膜的结构、形貌、磁性能和磁畴。XRD结果表明室温下薄膜样品是bcc(11O)晶体结构。SEM观察结果表明薄膜颗粒尺寸在40~70 nm且随着功率增大,薄膜颗粒的尺寸变大,薄膜厚度增加。室温磁滞回线的测量结果表明一定范围内随着功率增大,样品的矫顽力H_c总体呈上升趋势,饱和磁化强度M_s的变化规律并不明显,剩余磁化强度M和矩形比Mr/Ms呈缓慢下降的趋势。磁畴的观察结果表明样品的磁畴为迷宫畴结构,且随着功率增大,磁畴的尺寸增大。

制备工艺对超磁致伸缩Fe-Ga合金薄膜表面形貌的影响

采用JZCK-600F型多功能镀膜设备制备了Fe-Ga合金薄膜,研究了溅射工艺对Fe-Ga合金薄膜沉积速率及表面形貌的影响。用SEM、EDS研究了Fe-Ga合金薄膜的表面形貌和薄膜成分。当其他工艺参数不变时,溅射时间、溅射功率是影响Fe-Ga合金薄膜的厚度和生长速率的主要因素。随溅射时间和功率的增加,薄膜厚度和沉积速率也随之增加,并且薄膜厚度与溅射时间和功率呈现出正比例关系;但是薄膜厚度过大,加大的内应力会使薄膜剥离。溅射功率过大时,内应力同样会使薄膜内部出现裂纹。所制备Fe-Ga合金薄膜的磁畴图像明暗对比明显。磁畴形状呈现不太规则的团圈状,类似珊瑚结构。薄膜的结晶化生长良好,薄膜形貌为较均匀致密的颗粒状结构。优化的薄膜溅射工艺参数为溅射功率80 W、溅射工作气压0.6 Pa、溅射时间60 min、Ar气工作流量25 mL/min。采用此优化工艺制备的Fe-Ga合金磁致伸缩薄膜悬臂梁偏移量为69.048μm,可满足制备微器件所需性能。

热处理对Fe_(84)Ga_(16)合金薄膜中内应力的影响

采用磁控溅射技术制备了Fe84Ga16薄膜并进行了退火处理,用SEM和XRD研究了薄膜的显微结构和内应力,计算了溅射态和退火态薄膜的内应力。结果发现,溅射态和退火态薄膜都以A2相存在,并随着退火温度的升高,择优取向变得愈加不明显。与退火后的薄膜相比,溅射态薄膜内应力更大,且为压应力。低温退火后,薄膜内应力有一定程度的减小,随着退火温度的升高,薄膜内应力又逐渐回升,但回升的幅度不大。