定向沉積技術(shù)制備NdFeB系稀土永磁薄膜及其磁學(xué)性能的研究.pdf

1、本文主要研究了濺射態(tài)條件下，濺射工藝(濺射功率、沉積速率等)和薄膜表征(薄膜成分尤其是Nd、B含量，薄膜厚度等)對NdFeB系永磁薄膜磁學(xué)性能的影響。通過對其垂直于薄膜方向及平行于薄膜方向的矯頑力和矩形度大小的對比，得出最佳的濺射工藝和薄膜表征(濺射功率為30w，Nd％為23％，B％為8.5％)。文中采用了直流、射頻磁控技術(shù)制備了NdFeB系永磁薄膜，利用原子力顯微鏡、X射線衍射儀、振動樣品磁強儀、電子掃描顯微鏡等對薄膜的性能進行測試。

2、 對比濺射態(tài)下薄膜的表面形貌和磁學(xué)性能，綜合分析預(yù)熱并保溫、退火工藝對薄膜性能的影響。分析不同預(yù)熱溫度條件下所制備薄膜的XRD圖，預(yù)熱溫度100℃時，薄膜擇優(yōu)生長不明顯僅在(105)和(006)方向稍有突起。預(yù)熱溫度提高到200℃時，薄膜呈雜亂取向，C軸取向不明顯，這很不利于薄膜垂直磁各向異性。在300℃是，薄膜擇優(yōu)取向明顯，而且在(004)及(006)方向，尖峰占絕對優(yōu)勢，這恰恰使得薄膜的易磁化方向(C軸方向)垂直于薄膜平面，

3、這對薄膜的垂直磁各向異性非常有利。當溫度繼續(xù)增加到400℃時薄膜擇優(yōu)取向重現(xiàn)混亂化。至于退火溫度分析其原子力顯微鏡圖可知400℃后熱的NdFeB/Ti薄膜晶粒中較多部分比較粗大，且高低不一，局部晶粒較細小、分布較均勻；600℃后熱的NdFeB/Ti薄膜晶粒與濺射態(tài)的薄膜晶粒相比變化非常大，晶粒生長非常明顯，且細小均勻；700℃后熱的NdFeB/Ti薄膜晶粒聚集生長，幾乎都很粗大，且晶粒大小、高低嚴重不一，出現(xiàn)大量的低槽和尖峰，從圖中可以

4、看到有大塊的亮色和深色區(qū)域，且塊狀區(qū)域明顯呈相互間隔分布，即薄膜表面粗糙度很大。 為獲得良好磁性能的NdFeB系薄膜，采用了定向沉積技術(shù)，使薄膜表面形成定向的柱狀晶，并分析了其中的機理。文中采用了直流、射頻磁控技術(shù)制備了NdFeB系薄膜，利用原子力顯微鏡、X射線衍射儀、振動樣品磁強儀、電子掃描顯微鏡等對薄膜的性能進行測試。結(jié)果表明：由于定向沉積技術(shù)在濺射過程中對薄膜用適當方式加熱，使濺射中的薄膜溫度從300℃升到650℃，所制備

5、的NdFeB薄膜是晶態(tài)的；定向沉積技術(shù)制備出的NdFeB薄膜表面形成單一方向的柱狀晶，該柱狀晶生長方向垂直于薄膜表面；定向的柱狀晶NdFeB/Ti薄膜具有良好的磁各向異性。 建立濺射倉中的溫度場，分析薄膜成核的臨界條件及薄膜成核生長的三種不同方式。分析薄膜生長的熱力學(xué)和動力學(xué)條件。建立定向沉積的傳熱模型和薄膜內(nèi)部微觀的傳熱模型，分析定向沉積的作用機理。 定向沉積技術(shù)相比于傳統(tǒng)的熱處理工藝，在改善薄膜的表面形貌及生長方式，