Cu、Al摻雜對SmCo薄膜磁性能的影響.pdf

1、SmCo5因其具有極高的磁各向異性常數(shù)，能夠有效保持微小晶粒的熱穩(wěn)定性，是實現(xiàn)超高密度垂直磁記錄的候選材料之一。在SmCo5晶體中，Sm、Co各原子間具有強交換耦合作用，不利于磁性能的提升。且SmCo5薄膜晶粒尺寸較大，不能滿足超高密度磁記錄介質(zhì)的要求。而對SmCo5進行元素摻雜能夠有效減小晶粒尺寸、隔離晶粒并且減小交換作用，這對于改善SmCo薄膜磁性能具有十分重要的意義。
　　本文首先介紹了薄膜制備的基本工藝流程，闡述了對薄膜磁

2、性能和微結(jié)構(gòu)的相關(guān)分析測試方法。然后從理論和實驗兩方面分別研究Cu、Al摻雜對薄膜磁性能的影響規(guī)律。理論計算部分采用基于第一性原理的OpenMX軟件，分別計算了在Co(2c)和Co(3g)兩種替位方式下Cu摻雜對SmCo5的交換關(guān)聯(lián)常數(shù)和居里溫度的影響趨勢。實驗部分對SmCo5進行可控的Cu、Al摻雜，分別研究兩種元素摻雜條件下SmCo5的磁性能隨摻雜量變化的規(guī)律，得到最佳摻雜比例。同時，結(jié)合對薄膜微結(jié)構(gòu)的相關(guān)分析，來闡釋磁性能提升的原

3、因。
　　理論計算結(jié)果表明，Cu優(yōu)先取代Co(2c)位，能夠有效減小SmCo5的交換關(guān)聯(lián)常數(shù)和居里溫度，從而提高矯頑力。實驗分析結(jié)果表明，當(dāng)Cu摻雜量為28.7at％時，垂直矯頑力達到最大值3796Oe。當(dāng)Al摻雜含量為17.2at％時，其垂直矯頑力可達到3492Oe。晶化后元素摻雜的SmCo5薄膜呈現(xiàn)一定的（111）、（00l）織構(gòu)，晶粒尺寸降低至31.2nm，且呈現(xiàn)明顯的柱狀結(jié)構(gòu)可提供更多的疇壁釘扎位，大幅度提高了薄膜的垂直矯