Co摻雜對FeN薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響.pdf

1、FeN化合物在基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用方面都是一種重要的材料，尤其是α''-Fe16N2相具有大飽和磁化強度和大磁晶各向異性，為實現(xiàn)大的磁能積提供了條件，在高密度磁記錄方面具有重要的應(yīng)用，有望替代部分稀土永磁材料、磁頭以及自旋電子器件等。我們采用直流磁控濺射法在玻璃基片上成功制備出Fe、FeN和一系列FeCoN薄膜，之后對樣品進行退火熱處理。用X射線衍射儀和透射電鏡對樣品的結(jié)構(gòu)進行分析，用掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡對樣品的形貌進行研究。薄膜

2、的磁疇結(jié)構(gòu)是通過磁力顯微鏡測得，磁滯回線和△M曲線是使用振動樣品磁強計獲得。實驗中我們對比分析了Fe、FeN和FeCoN薄膜的形貌、結(jié)構(gòu)、磁性以及電阻率，并研究了不同Co含量情況下FeCoN薄膜的性能，得到最佳Co含量的FeCoN薄膜，并對其熱穩(wěn)定性進行研究。此外，用△M曲線評價了Fe、FeN和FeCoN薄膜晶粒間的磁相互作用類型。主要實驗結(jié)果如下：
　　（1）在Fe膜中引入適量的N，有α''相出現(xiàn)，再摻入一定量的Co后，α''相

3、含量提高。通過對比發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)eN薄膜摻Co后具有更大的飽和磁化強度和電阻率，分別為2088 emu/cm3和455.5μΩ·cm。此外，樣品還具有大的垂直磁各向異性，這也是樣品產(chǎn)生條紋狀磁疇結(jié)構(gòu)的原因；
　?。?）通過對比一系列不同Co含量FeCoN薄膜的結(jié)構(gòu)和性能，發(fā)現(xiàn)Co含量為13.2％的樣品中α''相的含量最大，而且其飽和磁化強度達到最大，此時樣品的電阻率也較大。表明Co含量為13.2%時，F(xiàn)eCoN薄膜中更有利于生成α''相

4、以及優(yōu)化各種性能，為最佳Co含量；
　?。?）Co含量為13.2%的FeCoN薄膜在不同溫度下退火相同時間，200℃時α''相含量最高，450℃時α''相仍穩(wěn)定存在。室溫時在同樣條件下將FeN和FeCoN薄膜在空氣中暴露一段時間，發(fā)現(xiàn)FeCoN薄膜中α''相更穩(wěn)定。這表明摻Co后α''相的熱穩(wěn)定性得到提高。之后，通過△M曲線分析表明Fe、FeN和FeCoN薄膜均是以晶粒間交換耦合作用為主，這與薄膜的磁疇大于晶粒尺寸相印證。