退火对TbCo薄膜结构和磁性能的影响(英文)

研究了真空退火对TbCo薄膜结构和磁性能的影响。结果表明:薄膜从溅射态的非晶薄膜转化为退火态的微晶薄膜,并以(100)面择优取向,其c轴平行于基片。在真空退火不改变TbCo薄膜的成分的条件下,发现TbCo薄膜从溅射态的垂直磁化膜转化为退火态的面内膜。

制备工艺及参数对TbCo薄膜垂直磁各向异性能的影响

采用射频磁控溅射法制备了TbCo非晶垂直磁化膜,并就制备工艺及参数对其磁各向异性能的影响进行了研究。结果表明:磁性层组分、溅射气压、基片偏压以及后退火温度对TbCo非晶垂直磁化膜的磁各向异性能都有不同程度的影响。当Tb含量为30%左右,或溅射气压为0.53Pa时,TbCo薄膜的磁各向异性能Ku会呈现极大值。基片偏压超过–60V以后,TbCo薄膜Ku值开始显著上升,但超过–120V以后,Ku值开始趋向饱和。200℃以上真空退火会使TbCo薄膜磁各向异性能Ku值明显下降。产生这些现象的原因与薄膜微观结构的改变有关。

TbCo薄膜磁各向异性的单离子模型分析

根据沉积过程中薄膜中稀土原子周围最近邻原子的各向异性排列,建立了TbCo非晶垂直磁化膜磁各向异性的单离子模型,并计算了TbCo非晶垂直磁化膜磁各向异性能Ku值,与实验测量结果符合很好.结果表明:膜内非S态Tb离子的非球对称电荷分布与局部晶场之间的相互作用,是TbCo薄膜存在垂直磁各向异性的主要原因.

TbCo磁化膜制备工艺对其垂直磁各向异性的影响

利用磁控溅射法在玻璃基片制备TbCo非晶垂直磁化膜,采用样品振动磁强计和磁转矩测量仪测量薄膜的磁性能和磁转矩曲线.结果表明:Cr底层、TbCo磁性层组分、溅射气压、基片偏压、退火温度和TbCo磁性层厚度对薄膜的磁各向异性能都有很大影响.

TbCo/Cr非晶垂直磁化膜的磁特性

在 SPF-430H 溅射系统上采用不加偏压的射频磁控溅射法制备了 TbCo 非晶垂直磁化膜, 并就 Cr 底层对 TbCo 非晶垂直磁化膜磁性能的影响进行了研究。结果表明,Cr 底层的存在能够增强 TbCo 非晶垂直磁化膜的磁各向异性,并使得其矫顽力增加。分别采用 VTBH-1 型高感度振动样品磁强计和 MTL-1 磁转矩系统测量了 TbCo薄膜的磁滞回线和磁转矩曲线。结果发现,厚度为 120 nm,并带有 180 nm 厚度 Cr 底层的 Tb31C69 薄膜的矫顽力和磁各向异性能分别高达 51.2×104 A/m 和 0.457 J/cm3;没有带 Cr 底层的同样厚度的 Tb31C69 薄膜的矫顽力和磁各向异性能分别只有 35.2×104 A/m 和 0.324 J/cm3。Hitachi X-650 型扫描电镜的观测结果表明,带有 Cr 底层的TbCo 薄膜具有柱状结构,这一柱状结构导致了磁各向异性能的增强以及矫顽力的提高。