TbFeCo磁光薄膜的制備和性能研究.pdf

1、本文采用磁控濺射方法制備了TbFeCo/Si和Ag/TbFeCo/Si系列薄膜并對(duì)濺射工藝進(jìn)行了詳細(xì)研究，分析了TbFeCo薄膜的生長機(jī)理，還對(duì)其光學(xué)性質(zhì)、磁性質(zhì)和磁光性質(zhì)進(jìn)行了研究。同時(shí)還用反應(yīng)濺射方法制備了用作保護(hù)膜的AlN、SiN薄膜，并對(duì)其光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。 首先采用X射線能量色散譜儀(EDS)和掃描電子顯微鏡(SEM)分析了濺射氣壓對(duì)TbFeCo薄膜結(jié)構(gòu)和成分的影響，結(jié)果表明，濺射時(shí)Ar氣壓強(qiáng)對(duì)TbFeCo薄膜的成分

2、有明顯的影響，當(dāng)濺射氣壓為2.0Pa時(shí)，薄膜的成分與靶材成分最為接近。用X射線衍射儀(XRD)和原子力顯微鏡(AFM)分別對(duì)TbFeCo/Si和Ag/TbFeCo/Si薄膜的結(jié)構(gòu)和表面形貌進(jìn)行了分析和表征。XRD和SEM測試的結(jié)果證實(shí)磁控濺射制備的TbFeCo/Si和Ag/TbFeCo/Si均是非晶薄膜。 其次采用全自動(dòng)橢圓偏振光譜儀測量了TbFeCo/Si和Ag/TbFeCo/Si薄膜在光子能量為1.5-4.5eV范圍內(nèi)的橢偏

3、光譜。分析了制備工藝(濺射氣壓、濺射功率和Ar氣流量)和Ag膜厚度對(duì)TbFeCo/Si和Ag/TbFeCo/Si薄膜光學(xué)性質(zhì)的影響，結(jié)果表明，制備過程的工藝參數(shù)如工作氣壓、濺射功率和Ar氣流量對(duì)薄膜的光學(xué)性質(zhì)有明顯的影響：介電函數(shù)實(shí)部ε1隨濺射氣壓的增加而增加，隨濺射功率的增加先減小再增加，而隨Ar氣流量變化的關(guān)系則較為復(fù)雜。介電函數(shù)虛部ε2隨濺射氣壓的增大而減小，隨濺射功率的增加先增大再減小，而與Ar氣流量的關(guān)系則較為復(fù)雜。

4、本文中還對(duì)Ag/Si、Ag/TbFeCo/Si、TbFeCo/Si薄膜樣品的光譜進(jìn)行了比較分析，用Drude模型和量子躍遷理論對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和Drude模型是吻合的。此外，對(duì)AlN和SiN薄膜的光學(xué)性質(zhì)測量的結(jié)果表明襯底溫度對(duì)AlN的生成是較重要的，而反應(yīng)濺射中活性氣體與工作氣體的比例對(duì)產(chǎn)物生成的影響相對(duì)較小。 最后對(duì)制備的Ag/TbFeCo/Si、TbFeCo/Si和Ag/TbFeCo/K9、TbFe

5、Co/K9系列磁光薄膜的磁光性質(zhì)和磁性質(zhì)分別進(jìn)行了測量和分析。結(jié)果表明，Ag保護(hù)膜厚度對(duì)TbFeCo磁光薄膜的磁光性質(zhì)和磁性質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生影響顯著的影響。當(dāng)Ag膜較薄時(shí)(膜厚小于51nm)，在短波范圍觀察到顯著的Kerr增強(qiáng)效應(yīng)；而當(dāng)Ag膜較厚時(shí)(膜厚大于102nm)，就觀察不到這種短波Kerr增強(qiáng)效應(yīng)了。測量結(jié)果還顯示本研究中制備的TbFeCo薄膜其面內(nèi)磁化曲線或Kerr回線具有良好的矩形比，而垂直于薄膜表面的磁化曲線則退化為一條直線，表