Cu、Cr摻雜Sm2Co17-Cu薄膜性能及磁交換偏置效應(yīng)的研究.pdf

1、釤鈷(SmCo)作為一種新型的稀土永磁材料，一直受到受到人們的廣泛關(guān)注，其在電聲電訊器件、電機(jī)、電子器件等行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。SmCo永磁材料具有良好的磁學(xué)特性和低的溫度系數(shù)，并且還有極大的單軸磁晶各向異性，使其成為一種頗具開發(fā)潛力的稀土永磁材料。
　　本文利用脈沖激光沉積法在Si(100)襯底和玻璃襯底上制備了成分為SmCoCu/Cu/Cr和SmCoCuCr/Cu/Cr的SmCo薄膜。我們重點(diǎn)研究了磁性層與非磁性層調(diào)節(jié)對(duì)Sm2

2、Co17薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌及磁學(xué)性能的影響，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、系統(tǒng)研究了SmCo磁性層厚度和加鍍Cu種子層對(duì)Sm2Co17/Cu/Cr薄膜結(jié)構(gòu)與磁性的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，增加SmCo磁性層厚度有利于增大矯頑力，適量的磁性層厚度可以提高薄膜的矯頑力。同時(shí)，在保持Co含量不變的情況下，通過(guò)改變Sm含量，調(diào)節(jié)SmCo成分比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，適量Sm含量有利于Sm2Co17相的生長(zhǎng)。此外研究還發(fā)現(xiàn)，適量的Cu種子層厚度有助于Cu(111)生

3、長(zhǎng)，高質(zhì)量的Cu(111)晶體層有利于Sm2Co17相的生長(zhǎng)。
　　2、通過(guò)調(diào)節(jié)非磁性元素Cu與Cr的含量，系統(tǒng)研究了Sm2Co17薄膜結(jié)構(gòu)與磁性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在原有SmCo成分中摻入少量的Cu，有利于提高磁性薄膜的矯頑力。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，添加少量的Cr，有利于促進(jìn)薄膜晶粒的細(xì)化，提高矯頑力。同時(shí)，可以減小薄膜表面的粗糙度，提高膜面的結(jié)晶質(zhì)量。
　　3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在Sm2Co17(Cu，Cr)/Cu/Cr薄膜中出現(xiàn)了明顯的磁交

4、換偏置現(xiàn)象，這是之前在其他文獻(xiàn)中很少報(bào)道的研究結(jié)果。我們系統(tǒng)地研究了非磁性元素調(diào)節(jié)對(duì)交換偏置效應(yīng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著Cr含量的增加，交換偏置場(chǎng)增大;相反，少量的Cu更有利于交換偏置效應(yīng)。因此，在保持Sm2Co17結(jié)構(gòu)不變的情況下，可以通過(guò)非磁性元素的調(diào)節(jié)提高薄膜的交換偏置效應(yīng)。
　　4、深入地研究了Sm2Co17交換偏置現(xiàn)象的機(jī)理。我們認(rèn)為，在Sm2Co17體系中存在著鐵磁相(SmCo)和非鐵磁相(Cu，Cr)，磁性相和非磁性相

5、在薄膜表面及層間界面處產(chǎn)生交換耦合作用。在我們制備的體系中，磁性SmCo和非磁性(Cu，Cr)是相互交疊的。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著Cr層的增加，在薄膜中形成釘扎的效果越明顯，非磁性相對(duì)鐵磁相的釘扎作用越強(qiáng)，使SmCo薄膜中鐵磁-非磁性相互作用中反鐵磁性作用變強(qiáng)，正向交換偏置場(chǎng)增大;由于Cu的摻入含量很少，雖然影響了對(duì)磁性層的釘扎作用，但是對(duì)交換偏置影響不大;此外，在非磁性元素保持不變下，隨著SmCo磁性層厚度的增加，交換偏置場(chǎng)減小，這與理論研究