高磁能積L10-FePt-Fe交換耦合納米復(fù)合薄膜的微觀結(jié)構(gòu)控制及相關(guān)磁性能研究.pdf

1、納米雙相復(fù)合永磁材料自1991年誕生以來，一直是永磁材料領(lǐng)域研究的熱點。目前，控制其微觀結(jié)構(gòu)，在納米尺度上獲得均勻分布的軟、硬磁相，一直是一個技術(shù)瓶頸。如何控制納米復(fù)合永磁材料的微結(jié)構(gòu)，使之滿足理論模型的要求是提高納米復(fù)合永磁材料性能的關(guān)鍵。本研究通過控制濺射氣壓來控制FePt的微結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)L10-FePt硬磁相的結(jié)構(gòu)設(shè)計，獲得較理想的FePt顆粒薄膜，從而為制備具有良好磁性能的納米晶交換耦合磁體打下基礎(chǔ)。
　　本文用直流磁控濺射

2、制備了一系列FePt單層膜、FePt/Fe雙層膜以及FePt/Fe多層膜，并在高真空環(huán)境下進行熱處理。用X射線衍射，透射電鏡，掃描電鏡的EDS附件研究了FePt/Fe多層膜的晶體結(jié)構(gòu)，形貌和成分，利用振動樣品磁強計測量了所制各樣品的磁性能。成功的獲得了FCT結(jié)構(gòu)的L10-FePt有序相，并制備了具有較高磁能積的L10-FePt/Fe雙相復(fù)合永磁多層薄膜。主要研究結(jié)果如下：
　　(1)濺射氣壓和膜厚對濺射態(tài)單層FePt薄膜的表面形貌

3、、顆粒尺寸有很大影響。隨著濺射氣壓的增大，顆粒尺寸減小，從連續(xù)膜轉(zhuǎn)變成顆粒膜;隨著膜厚的增加，顆粒尺寸變大，從顆粒膜變成連續(xù)膜?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)濺射氣壓控制FePt的島狀結(jié)構(gòu)，從而獲得較理想的FePt顆粒薄膜。
　　(2)濺射氣壓和膜厚對經(jīng)過熱處理的L10-FePt薄膜的磁性能有很大影響。隨著濺射氣壓增加，形核場由正值轉(zhuǎn)變成負值，矩形比有增大趨勢;隨著厚度的增加，無序-有序相轉(zhuǎn)變更充分。濺射態(tài)FePt單層膜中的FePt是無序的軟磁相。

4、經(jīng)過600℃的熱處理，F(xiàn)CC結(jié)構(gòu)的無序相轉(zhuǎn)變成FCT結(jié)構(gòu)的有序相。隨著熱處理時間的延長，矯頑力逐漸增大。
　　(3)在L10-FePt粒子薄膜上面，緊接著沉積一層不同厚度的軟磁相Fe，研究結(jié)果表明: L10-FePt/Fe雙層膜的最大磁能積隨著Fe層厚度的增加，先增加后減小。當(dāng)FePt為20 nm時，F(xiàn)e層厚度可選擇2或4nm。
　　(4)研究了L10-FePt/Fe多層膜層數(shù)、熱處理工藝等對薄膜交換耦合程度和磁性能的影響。

5、層數(shù)對L10-FePt(20nm)/Fe(2nm)以及L10-FePt(20nm)/Fe(4nm)多層膜磁性能有很大影響。隨著層數(shù)的增加，交換耦合作用有增強的趨勢，最大磁能積也逐漸增大。
　　(5)熱處理溫度以及熱處理時間對L10-FePt/Fe多層膜的磁性能有很大影響，當(dāng)[L10-FePt(20nm)/Fe(4nm)]5層薄膜，經(jīng)過600℃，10 min熱處理后，磁能積達到了172.29kJ/m3。此時Mr/Msat達到了0.7