磁控濺射Ca1-xLaxB6薄膜的制備工藝及磁學(xué)性能研究.pdf

1、六硼化鈣具有優(yōu)異的綜合性能，在工業(yè)應(yīng)用及科學(xué)研究中具有舉足輕重的地位。摻雜La的CaB6的高溫弱鐵磁性的發(fā)現(xiàn)，使其在電子自旋元器件方面具有廣闊的應(yīng)用前景。薄膜材料通常擁有特殊的物理及化學(xué)性能，同時(shí)薄膜的性能與其形貌、結(jié)構(gòu)和成分密切相關(guān)。因此，本課題研究磁控濺射的各工藝參數(shù)以及La摻雜量對Ca1-xLaxB6薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌、化學(xué)成分、分子結(jié)構(gòu)以及性能的影響，并分析Ca1-xLaxB6薄膜的生長機(jī)理，探討薄膜磁學(xué)性能的來源和變化規(guī)

2、律。
　　利用XRD、FESEM、AFM、RAMAN等檢測方法研究不同濺射參數(shù)對CaB6薄膜生長的影響及薄膜的生長演變過程。當(dāng)氬氣氣壓為1.5 Pa，濺射功率為90 W、基片偏壓為-100 V時(shí)制備的薄膜結(jié)晶較好，且晶粒出現(xiàn)(100)晶面優(yōu)先生長。CaB6薄膜表面為由四重對稱的(110)晶面組成的類似金字塔尖狀的形貌。薄膜的結(jié)晶性、晶粒尺寸、表面粗糙度等隨濺射時(shí)間的延長而增大，但隨氬氣氣壓、濺射功率和基片偏壓的增加出現(xiàn)先增大后減小

3、的現(xiàn)象。在薄膜的生長過程中受到陰影效應(yīng)、不同晶面吸附原子的遷移率不同以及熱力學(xué)因素共同影響。
　　研究了不同La摻雜量對Ca1-xLaxB6(x=0/0.01/0.02/0.03)薄膜的表面形貌、化學(xué)成分、分子結(jié)構(gòu)以及性能的影響。La的加入有利于薄膜的生長，使Ca1-xLaxB6薄膜的生長速率明顯提高。薄膜中B元素含量小于化學(xué)計(jì)量比，La含量接近理論值，未檢測到Fe等元素。La的摻雜引起了B-B鍵鍵長的改變和B6八面體的傾斜及轉(zhuǎn)動(dòng)