FeCo基软磁薄膜的研究与应用进展

Fe Co基软磁薄膜以高饱和磁化强度、高截止频率为特点,在高频领域获得广泛研究与应用。概括介绍了各类Fe Co基软磁薄膜的国内外研究进展,包括非晶薄膜、纳米晶薄膜、纳米颗粒膜、图形化薄膜、多层薄膜。对Fe Co基软磁薄膜的三类重要应用:MEMS微电感、吸波材料、磁记录进行了分类综述。最后展望了Fe Co基软磁薄膜的发展趋势和前景。

Tb/FeCo多层膜的垂直交换偏置效应

采用磁控溅射方法,制备结构为Glass/Cu(60 nm)/[Tb(tTb=1.5,3.0 nm)/FeCo(1.5 nm)]5/Ta(10 nm)的两种不同Tb子层厚度的多层膜。采用X射线衍射分析仪、原子力和磁力显微镜、振动样品磁强计对样品的晶体结构、磁畴结构和室温磁性质进行表征,研究该多层膜系统的垂直磁各向异性和垂直交换偏置效应。X射线衍射分析表明,多层膜中Tb/FeCo界面主要呈非晶或纳米晶态。磁力显微镜结果显示,制备态薄膜均呈现迷宫状条纹磁畴结构。室温磁性测量表明,薄膜的易磁化方向都垂直膜面,垂直矫顽力分别为122和351 kA/m。在由这两种多层膜组合而成的Glass/Cu(60 nm)/[Tb(1.5 nm)/FeCo(1.5 nm)]2/[Tb(3.0 nm)/FeCo(1.5 nm)]5/Ta(10 nm)软磁/硬磁型多层膜中发现交换偏置场为20 kA/m的垂直交换偏置效应,这一效应的发现对Tb/FeCo多层膜在现代超快磁存储器中的应用具有重要意义。

条形畴结构的FeCoAlON薄膜磁性的研究

用磁控射频溅射法制备了FeCoAlON薄膜,研究了Al-O和N元素的添加对FeCo合金薄膜的软磁性的影响.研究结果表明:随着Al,O,N元素添加量的增加,薄膜微结构从多晶转化到纳米晶再转化到非晶态,薄膜表现为软磁性;在N的含量较高时,薄膜呈现条形畴结构,本文对条形畴结构出现的机理和条件作了详细讨论,并发现具有条形畴结构的薄膜的磁导率频率特性具有多峰共振的特点.

加磁场制备FeCuNbSiB软磁合金薄膜的畴结构和巨磁阻抗效应

本文研究了用射频溅射法制备的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9薄膜的巨磁阻抗效应,并对其磁畴结构进行了分析.探讨在制备过程中加一纵向或横向稳恒磁场对薄膜各向异性场的影响.在制备过程中加磁场使得材料的软磁性能得到明显改善,矫顽力从400Am-1降为60Am-1,磁阻抗效应有较大提高.加横向磁场制备的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9薄膜的畴结构,不是严格的沿着样品的长方向,而是略向宽方向倾斜.经300°C退火后的FeCuNbSiB薄膜具有最大的磁阻抗效应,其纵向磁阻抗比为38%,横向磁阻抗比为27%,巨磁阻抗效应的磁场灵敏度分别为47.5%/kAm-1和11.3%/kAm-1.

Nd含量对磁控溅射Si(111)/Cr/Nd-Co/Cr薄膜结构与磁性的影响

采用磁控溅射技术制备了系列Si(111)/Cr(10 nm)/NdCox(400 nm)/Cr(10 nm)薄膜,其中,Co/Nd原子比x=2.5~7.2。利用XRD、SEM、AFM/MFM、VSM等手段研究了Nd含量对制备态薄膜垂直磁各向异性(PMA)与磁畴结构及退火态薄膜相结构与磁性的影响规律。结果表明,随着Nd含量的变化,制备态Nd-Co薄膜的垂直磁各向异性能Ku在x=5.2附近存在一个较宽的峰,峰值处Ku=(80±5) kJ/m3。MFM图像的相移均方根偏差(Δφrms)在临界成分χ=5.2处也存在最大值,其成分依赖关系与Ku-x的变化趋势一致。薄膜应力诱导的磁弹各向异性是导致溅射Nd-Co非晶薄膜PMA的主要原因。经过在600℃真空快速退火后,所有薄膜均析出了Nd2Co17、NdCo2、Nd4Co3等金属间化合物,而NdCo5±x相纳米晶只在Nd过量(至少4%,原子分数)的χ=2.5和3.8薄膜中才被观测到,同时还伴随着Nd2Co7共生相的析出。室温磁性测试结果表明,NdCo5±x和Nd2Co7相纳米晶的析出,导致χ=2.5和3.8薄膜面内矫顽力(分别为Hc-in=54和51 kA/m)显著增强;而x≥4.4样品的面内矫顽力保持在低值(Hc-in=4~8 kA/m)范围内。