电阻式热蒸发制备Fe3Si薄膜的退火工艺研究

摘要

在这个高速发展的社会，数字化、智能化、小型轻便以及高频甚至超高频是电子信息设备发展的主要方向，薄膜材料应运而生，而Fe3Si薄膜材料凭借其高居里温度和高自旋极化率在自旋电子器件领域拥有广阔的应用前景。
　　本文采用电阻式热蒸发和真空退火方法制备铁磁性Fe3Si薄膜材料，研究衬底选择合金配比和退火工艺对铁磁性Fe3Si薄膜的形成的影响。研究结论如下：
　　(1)在Si（111）衬底上蒸镀铁硅不同原子配比2.5:1、2.75:1、3:1、3.25:1、3.5:1的Fe-Si混合薄膜，在退火温度500~950℃条件下退火2小时，根据X射线衍射（XRD）数据分析可知，退火温度为800℃，铁硅原子配比3:1时，在Si衬底上得到了的相对好的Fe3Si薄膜，而其余的XRD数据并不理想是因为Si衬底中的Si原子在高温下扩散进入蒸镀薄膜层，使得蒸镀上薄膜的原子配比不易控制。
　　(2)在石英衬底上蒸镀铁硅不同原子配比2.5:1、2.75:1、3:1、3.25:1、3.5:1的Fe-Si混合薄膜，在退火温度500~950℃条件下退火2小时，根据X射线衍射（XRD）数据分析可知，退火温度为900℃，铁硅原子配比3:1和3.25:1时，在石英衬底上得到了的单一相的Fe3Si薄膜。
　　(3)在石英衬底上蒸镀Fe:Si原子配比3:1的样品经退火温度700~950℃退火2小时的薄膜的扫描电子显微镜（SEM）数据分析可知，退火温度700~850℃的条件下薄膜结晶，850℃条件下的结晶更加致密有序，当退火温度升高到900℃条件下，结晶体更小，薄膜变致密。退火温度继续升高到950℃，结晶体融合在一起，薄膜表面变的粗糙。薄膜的电阻率和方块电阻随着退火温度的变化先升高后下降。

目录

第一章 绪论

1.1 研究意义

1.2 Fe3Si的基本性质

1.3 Fe3Si薄膜的研究现状

1.4 电阻式热蒸发

1.5 研究目标、内容与方案

1.6 目前存在的问题

第二章 样品制备及表征

2.1 实验设备

2.2 制备方案

2.3样品制备

2.4 本章小结

3.1 退火温度和铁硅原子配比对薄膜晶体结构的影响

3.2 退火温度对Fe-Si薄膜晶体结构的影响

3.3 薄膜表面形貌的分析

3.4 本章小结

4.1 退火温度和铁硅原子配比对薄膜晶体结构的影响

4.2 退火时间对Fe-Si薄膜晶体结构的影响

4.3 退火温度对Fe-Si薄膜形成的影响

4.4 本章小结

第五章 总结

致谢

参考文献

附录

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