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随着磁性薄膜在磁记录和传感器技术中的应用,磁性薄膜的结构、磁性能、层间耦合、界面状况及相关效应等成了人们研究的热点。本文采用磁控溅射法在室温下制备了Ti(xnm)/Fe(30nm)Ti(xnm)类三明治结构的纳米薄膜和[Fe/Ti]10系列多层膜样品。利用X射线衍射仪(X-RayDiffraction,XRD)、扫描探针显微镜(ScanningProbeMicroscope,SPM)和振动样品磁强计(VibratingSampleMagnetometer,VSM)系统分析了薄膜在室温下的微结构和磁性能。发现上述薄膜的微结构和磁性能与Ti层厚度、Fe层厚度以及退火温度等有很大关系。得到的主要结果如下:
(1)首次利用对靶磁控溅射设备在玻璃基片上沉积了类三明治结构的Ti(xnm)/Fe(30nm)/Ti(xnm)薄膜样品,发现Ti层厚度和退火对样品的微结构和磁性能有很大影响。退火样品比沉积态的样品有更强的Fe(110)峰,形成了择优取向的Fe的bco结构。退火后,非磁性的Ti原子扩散到磁性层中,对磁性的Fe颗粒起到了隔离作用,形成了较好的颗粒膜。在Γi层厚度为16nm,500℃退火30min的样品中垂直于膜面方向的矫顽力高达62KOe.平均颗粒尺寸11nm,Mr/Ms矩形比达到0.93。
(2)首次利用对靶磁控溅射设备在玻璃基片上沉积了[Fe(3nm)/Ti(xnm)]10多层膜样品,发现随Ti层厚度的增加样品矫顽力成振荡变化,且平均颗粒尺寸和磁畴团簇都是先减小后增大。当Ti层厚度为2nm时,样品的矫顽力最大,颗粒分布均匀。
(3)室温下制备了Fe层变化的[Fe(xnm)/Ti(16nm)]10多层膜样品,发现平均颗粒尺寸随Fe层厚度的增加单调增加,表明磁性层的增加不利于晶粒细化。当Fe层厚度为6nm时,样品的磁性能最好,颗粒分布均匀。
(4)室温下制备了磁性层和非磁性层等厚的系列[Fe(xnm)/Ti(xnm)]10多层膜样品,发现所有样品,在沉积态都表现出很强的垂直各向异性。磁性能最好的样品对应x=15nm,此时垂直矫顽力达到5.3KOe。