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《ndfebfeco納米永磁薄膜的結(jié)構(gòu)和磁性》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、■●上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要Nd—Fe—B／FeCo納米復(fù)合永磁薄膜的結(jié)構(gòu)和磁性摘要研究納米復(fù)合硬磁和軟磁的磁交換耦合對(duì)于發(fā)展高性能永磁材料具有重要意義。本文在磁控濺射方法制備Nd．Fe．B單層、Nd．Fe．B／FeCo雙層、Nd．Fe．B／FeCo多層和Nd—Fe·B佰eCo／Nd—Fe．B三明治結(jié)構(gòu)納米永磁薄膜的基礎(chǔ)上，通過(guò)X．射線衍射(XI①)分析和透射電鏡(TEM，HI玎EM)觀察，系統(tǒng)地研究了該系列納米永磁薄膜的相組成和微觀結(jié)構(gòu)，利用超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)、物理性能測(cè)試儀(PPMS)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)ⅣSM)和梯度場(chǎng)磁性測(cè)試
2、儀(AGM)來(lái)測(cè)量試樣的磁滯回線。測(cè)量和分析了室溫磁性、低溫磁性和不同退火條件對(duì)磁性的影響，進(jìn)而探討了磁性增強(qiáng)的機(jī)理。相成分分析表明，室溫基片Si(100)上濺射沉積的濺射態(tài)永磁薄膜呈非晶態(tài)。對(duì)薄膜厚度方向刻蝕俄歇電子能譜(AES)顯示，估算得到的薄膜各層厚度與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)厚度一致。經(jīng)不同溫度(550～7000C)退火15min后發(fā)現(xiàn)薄膜材料出現(xiàn)晶化。四種薄膜的XRD分析表明，在6500C退火15min后，不論是單層薄膜，還是復(fù)合薄膜，均呈現(xiàn)具有(004)、(006)和(008)擇優(yōu)取向的Nd2Fel4B．硬磁相和少量的的富Nd相?？梢?jiàn)適當(dāng)條件下退火的永磁薄膜
3、的晶化相具有一定的擇優(yōu)取向，即易磁化軸c垂直于膜面。對(duì)Nd．Fe．B／FeCo系列薄膜，軟磁相FeCo的主峰(110)隨其厚度增加而遞增。微結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，濺射態(tài)的單層、雙層和多層薄膜形貌照片呈現(xiàn)成分均勻的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。經(jīng)6500C退火15mill后單層薄膜Nd．Fe．B(300nm)的H】玎EM觀察和EDXS分析發(fā)現(xiàn)，磁性薄膜內(nèi)主相Nd2Fel4B具有柱狀顆粒結(jié)構(gòu)，柱狀顆粒直徑大約10m，c．軸與膜面垂直。襯底層呈類似非晶態(tài)。在柱狀晶粒之間存在非晶和襯度不同的黑白小顆粒富Nd相。退火處理的多層薄膜[Nd28Fe6686(12rull)／Fe50C050(10
4、m)】。瑚玎EM觀察和EDXS分析表明，由大量c軸垂直于膜面的平均直徑約為10mn的柱狀顆粒和FeCo(110)組成。柱狀晶粒之間存在非晶態(tài)和鑲嵌了少量的尺寸約7m的富Nd相。磁性測(cè)量和分析表明，(1)所有薄膜試樣具有垂直于膜面磁晶各向異性特性，單層Nd．Fe．B永磁薄膜的矯頑力是由反磁化核的成核機(jī)制所控制，而雙層和多層上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要薄膜的矯頑力是由疇壁釘扎機(jī)制所控制。(2)單層Nd．Fe．B永磁薄膜系列中，當(dāng)膜層厚度tNd-F。．B=300nm時(shí)，6500C退火處理15min試樣的矯頑力等于15．8kOe，剩磁為860(em“cc)，最大磁
5、能積(BH)m缸可達(dá)到27(MG0e)。(3)雙層和多層納米復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的剩磁隨軟磁性相厚度的增加均單調(diào)增加，而矯頑力則隨軟磁性相厚度的增加均減小。當(dāng)Feco厚度，F(xiàn)eC。=5nm時(shí)，雙層和多層納米膜最大磁能積分別為20(MGOe)和25(MGOe)。剩磁增強(qiáng)是由于硬磁相Nd2Fel4B和軟磁相FeCo層之間的交換耦合所致。對(duì)于三明治納米復(fù)合膜，在印。c。<2011111范圍內(nèi)，其約化剩磁隨軟磁厚度的變化甚微，而磚。c。>20IⅡIl時(shí)，約化剩磁與厚度成反比關(guān)系。剩磁增強(qiáng)是由于硬磁相Nd．Fe．B層和軟磁相FeCo層之間的交換耦合所致。當(dāng)玨。c。=5nm時(shí)
6、，矯頑力出現(xiàn)極大值，在fF。c。≤5mn范圍，矯頑力的增強(qiáng)可以認(rèn)為更高的反轉(zhuǎn)磁化的成核場(chǎng)所致。通過(guò)改變退火條件發(fā)現(xiàn)，6500C退火15min是該系列永磁薄膜的磁性最佳的退火條件。在室溫下，所有薄膜試樣的磁滯回線均呈現(xiàn)單一硬磁磁化曲線。當(dāng)測(cè)量溫度降低時(shí)，無(wú)論是單層永磁薄膜，還是雙層或多層，矯頑力和飽和磁化強(qiáng)度隨測(cè)量溫度的下降而均單調(diào)上升。當(dāng)測(cè)量溫度低于150K時(shí)，三種試樣的磁滯回線出現(xiàn)了臺(tái)階型，即組成薄膜中的硬、軟磁相處于脫耦狀態(tài)。這主要是由于磁晶各向異性常數(shù)隨溫度變化所引起的。利用剩磁曲線研究了雙層薄膜和多層薄膜試樣的磁化機(jī)理。6m、約化剩余磁化強(qiáng)度m，和
7、Ind測(cè)量表明，當(dāng)外場(chǎng)小于矯頑力場(chǎng)時(shí)，反磁化過(guò)程中粒子間主要表現(xiàn)為交換相互作用，而外場(chǎng)大于矯頑力場(chǎng)時(shí)，則主要表現(xiàn)為磁偶極相互作用。減少軟磁Fe．Co層厚度，導(dǎo)致薄膜矯頑力增加；6m和剩磁測(cè)量顯示矯頑力的提高主要來(lái)源于疇壁釘扎效果的增強(qiáng)；回復(fù)曲線表明，多層薄膜具有非均勻的相結(jié)構(gòu)，因此回復(fù)磁化率更小而且隨外場(chǎng)變化緩慢；薄膜中不同磁性相在磁化反轉(zhuǎn)時(shí)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，表現(xiàn)出交換彈簧磁體特征。通過(guò)磁滯測(cè)量、矯頑力和溫度的關(guān)系等分析得出，雙層和多層薄膜的矯頑力機(jī)制以疇壁釘扎為主。對(duì)多層薄膜，使用G猢t模型計(jì)算得出了一個(gè)合理的薄膜疇壁釘扎核心寬度2△x=2．9衄。關(guān)鍵詞：永磁復(fù)
8、合膜，磁晶各向異性，交換耦合，剩磁增強(qiáng)，矯頑力機(jī)制II●●上海交通
