Co-Pt-W（P）磁性薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、信息社會(huì)的迅速發(fā)展要求各種電子元器件具備微型化與高性能化的雙重特征。高性能鈷基磁性薄膜的研究、制備和開發(fā)越來(lái)越受到人們的重視。它不僅在磁記錄方面用途廣泛，而且在傳感器方面具有廣闊的應(yīng)用前景。其中Co-Pt薄膜更是由于矯頑力高、磁晶各向異性常數(shù)大、抗氧化和抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注。近幾年，人們開始用電化學(xué)方法制備Co-Pt合金薄膜，以期替代高成本的濺射法；此外，用電化學(xué)沉積法合成的Co富集鈷鉑合金薄膜不需要經(jīng)過高溫退火就具有高矯頑力，這

2、也是濺射法所無(wú)法比擬的；在Co-Pt-W(P)磁性薄膜中鎢的共沉積可以使合金薄膜在鉑含量較低的情況下仍然保持較高矯頑力。目前，對(duì)采用電化學(xué)方法合成多元合金磁性薄膜，無(wú)論在理論上或是在實(shí)驗(yàn)上，有待進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和提高。 本文通過一系列的實(shí)驗(yàn)，研究了電沉積條件對(duì)Co-Pt-W(P)磁性薄膜微觀結(jié)構(gòu)、宏觀性能的影響，以期揭示薄膜的生長(zhǎng)過程及高矯頑力的形成機(jī)理。通過研究，可為Co基多元合金薄膜材料的電化學(xué)合成和性能表征提供可靠依據(jù)，并為定

3、向控制磁性薄膜材料的生長(zhǎng)提供理論及實(shí)驗(yàn)上的指導(dǎo)。 在第一章中，簡(jiǎn)要回顧了Co-Pt合金薄膜的研究與發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)不同制膜方法進(jìn)行了綜合比較，重點(diǎn)介紹了電沉積Co-Pt合金薄膜的最新進(jìn)展。 在第二章，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)利用電化學(xué)沉積法制備的富鈷的Co-Pt-W(P)合金薄膜具有hcp結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)優(yōu)化取向不同的薄膜樣品表現(xiàn)不同的磁特性。提高薄膜磁性能的關(guān)鍵是控制好鍍液成份和沉積參數(shù)以調(diào)控薄膜成份及結(jié)構(gòu)?；诖耍瑪M定實(shí)驗(yàn)方案如

4、下：采用正交法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，制備出性能優(yōu)異的Co-Pt-W(P)合金磁性薄膜；研究不同工藝條件對(duì)Co-Pt-W(P)合金電沉積和薄膜樣品的成分、性能以及微結(jié)構(gòu)的影響。在本章中我們主要介紹了研究合金電沉積的電化學(xué)常用測(cè)試方法，觀察鍍液性質(zhì)的紫外分光光度計(jì)法以及表征薄膜樣品的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、X熒光分析儀、X射線衍射(XRD)以及原子力顯微鏡(AFM)等測(cè)試儀器。 在第三章中我們選用Co(NH2SO3)2、(NH4)2PtCl4

5、、Na2WO4·2H2O、(NH4)2C6H6O7等作為鍍液的主要成分，利用電化學(xué)沉積法制備Co-Pt-W(P)磁性薄膜。采用正交實(shí)驗(yàn)L25(56)對(duì)沉積電流密度、溫度、Na2WO4·2H2O和(NH4)2C6H6O7濃度四個(gè)因素進(jìn)行優(yōu)化組合，得到了電流密度為5mA/cm2，溫度為60℃，Na2WO4·2H2O和(NH4)2C6H6O7濃度分別為0.08mol/L、0.198mol/L的制備條件是樣品具有高矯頑力和方形度的最佳組合配方。

6、通過XRD結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，[00.1]優(yōu)化取向的hcp結(jié)構(gòu)有利于Co-Pt-W(P)磁性薄膜的硬磁性能。 在第四章，我們對(duì)一定條件下制備的薄膜樣品進(jìn)行電化學(xué)、結(jié)構(gòu)及性能方面的表征，研究了不同的電沉積參數(shù)對(duì)成膜過程與薄膜樣品的微結(jié)構(gòu)、組成、形貌以及磁性能的影響，并進(jìn)一步對(duì)薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理和高矯頑力的形成機(jī)理進(jìn)行了討論和闡述。研究發(fā)現(xiàn)，Co-Pt-W(P)電沉積過程中擴(kuò)散過程是限速過程；在絡(luò)合劑濃度為0.26M時(shí)金屬離子與絡(luò)合劑形成的絡(luò)