FeNiN薄膜結(jié)構(gòu)和磁性的研究.pdf

1、采用射頻磁控濺射法在Si(100)基底上成功制備了系列的FeNiN薄膜。系統(tǒng)地研究了氮?dú)夥謮?、Ni含量、濺射功率、薄膜厚度、基底溫度和退火溫度等工藝條件對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和磁性的影響。用X射線衍射對(duì)FeNiN薄膜樣品的結(jié)構(gòu)和物相進(jìn)行了分析。FeNiN薄膜的化學(xué)價(jià)態(tài)和成份用X射線光電子能譜測(cè)得。FeNiN薄膜的磁特性由振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)得。膜厚測(cè)量采用臺(tái)階儀(Dektak 6m)。薄膜的表面形貌用原子力顯微鏡(AFM)測(cè)量。薄膜表面的磁疇形貌用磁力

2、顯微鏡(MFM)測(cè)量。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氮?dú)夥謮汉蚇i含量對(duì)薄膜的物相生成起著決定性作用。基底溫度也是影響FeNiN薄膜結(jié)構(gòu)與磁性的一個(gè)主要因素。對(duì)于基底不加熱的氮分壓系列，隨著氮含量的增加，薄膜面內(nèi)磁各向異性隨著氮含量的增加發(fā)生了向各向同性的轉(zhuǎn)變。對(duì)于基底溫度為473 K的氮分壓系列，則發(fā)生了明顯的相轉(zhuǎn)變?chǔ)?(Fe,Ni)N→ζ-(Fe,Ni)2N。Ni摻雜FeN化合物促使結(jié)構(gòu)發(fā)生了從體心立方相α-(Fe,Ni)向面心立方相γ-(Fe

3、Ni3)4N的轉(zhuǎn)變，提高了薄膜的軟磁性能。隨著濺射功率韻增加，薄膜結(jié)構(gòu)的有序度增強(qiáng)，在300 W時(shí)生成了高度有序的(Fe,Ni)N0.0324相，在400 W時(shí)，該相出現(xiàn)(200)擇優(yōu)取向，這與材料生長(zhǎng)過(guò)程中不同晶面的自由能有關(guān)。同時(shí)，隨著濺射功率的增加，周期排列的條狀磁疇變得更加清晰，其原因是薄膜本身的垂直各向異性隨著濺射功率的增加而增強(qiáng)。在450℃的條件下退火，制備態(tài)的FeNiN薄膜沒(méi)有發(fā)生相變反應(yīng)，說(shuō)明薄膜具有較好的熱穩(wěn)定性。