納米晶CoNiFe軟磁薄膜的電化學(xué)制備及其結(jié)構(gòu)、性能的研究.pdf

1、軟磁材料已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(如硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD))、微電子機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)以及其它的磁感應(yīng)器。目前，制備軟磁薄膜的方法有許多種，其中，電化學(xué)方法由于在工業(yè)生產(chǎn)中可以很好地調(diào)控鍍層的組成、結(jié)構(gòu)及性能并形成高比表面積的薄膜，而成為最具發(fā)展前景的技術(shù)之一。CoNiFe軟磁薄膜具有較高飽和磁感強(qiáng)度Bs和較低的矯頑力Hc，必將在微電子機(jī)械系統(tǒng)的應(yīng)用中成為其它軟磁材料的最有力的競(jìng)爭(zhēng)者。
　　 在本論文中，擬采用循環(huán)伏安法(CV)

2、制備兼具優(yōu)良軟磁性能(包括高Bs和低Hc)和耐蝕性能的納米晶CoNiFe軟磁薄膜，并進(jìn)一步探究其電沉積機(jī)理，特別是其初始“成核/生長(zhǎng)”機(jī)制。該研究不僅具有廣闊的應(yīng)用前景，而且具有重要的理論價(jià)值!
　　 論文首先研究了電沉積的主要工藝參數(shù)對(duì)CoNiFe合金鍍層的影響，主要包括從以下幾個(gè)因素：主要金屬離子的濃度、CV的電位范圍、pH值等。最終優(yōu)化出一套穩(wěn)定、可靠的工藝。然后，對(duì)在優(yōu)化的條件下制備的納米晶CoNiFe軟磁薄膜的微觀形貌

3、、組成、晶體結(jié)構(gòu)、軟磁性能和耐蝕性分別采用SEM、EDS、XRD、VSM、Tafel極化曲線等技術(shù)進(jìn)行了表征。測(cè)試結(jié)果表明，優(yōu)化的CoNiFe軟磁薄膜有非常精細(xì)、致密的納米粒子組成，粒徑平均約為50nm，同時(shí)，鍍層兼具優(yōu)良的軟磁性能(飽和磁感強(qiáng)度高達(dá)2.03 T，矯頑力為10.70e)和耐蝕性能。
　　 其次，采用循環(huán)伏安(CV)、計(jì)時(shí)安培(CHR)和電化學(xué)阻抗譜(EIS)等電化學(xué)技術(shù)探討了納米晶CoNiFe軟磁薄膜在黃銅基底上

4、電沉積的動(dòng)力學(xué)過(guò)程及其成核機(jī)理。結(jié)果表明：CoNiFe合金薄膜在較低電位下遵循三維(3D)連續(xù)成核/生長(zhǎng)機(jī)制；在較高的電位下遵循3D瞬時(shí)成核/生長(zhǎng)機(jī)制。外加電位越大，電沉積過(guò)程的電荷轉(zhuǎn)移電阻越小、晶核的形成速率越大，從而在一定程度上細(xì)化了鍍層的晶粒。
　　 最后，為了進(jìn)一步優(yōu)化CoNiFe軟磁材料的軟磁性能和耐蝕性能，在原來(lái)的鍍液中加入含硼、含磷添加劑后電沉積制備納米晶CoNiFe合金薄膜。研究發(fā)現(xiàn)：兩種添加劑都改變了鍍層的晶體