电结晶制Co/Pt多层膜的结构及磁性研究

摘要

纳米材料是近年发展起来的一种新型材料，它包括两个层次：一是纳米微粒，二是纳米固体(包括薄膜)，即纳米结构材料。多层膜作为纳米结构材料的一种，因其调制波长为纳米尺寸，因而具备一些常规材料不具备的性能。正因为如此，近年来纳米多层膜已经成为材料学和物理学领域的热门研究课题。本论文采用与传统物理气相沉积(PVD)法不同的电化学结晶法制垂直磁记录材料Co/Pt多层膜。首先通过循环伏安法确定Co、Pt的沉积电位，再由溶出曲线估算沉积一定厚度金属层所对应的镀液浓度和沉积时间。不仅用已知的双电解槽法，而且设计了新型的流动式单电解槽，通过结晶过电位控制多层膜的生长，在单晶硅基底上电结晶制得了Co/Pt多层膜。 通过SEM断面图证实了多层膜是层状结构的。低角度X射线衍射表明多层膜具有良好的周期性调制结构，中角度X射线衍射表明多层膜相际间存在着CoPt3化合物，该化合物的形成与电结晶时的电位、电流有密切的关系。用PPMS测定了多层膜的磁滞回线，表明Co/Pt多层膜有垂直磁各向异性，易磁化轴垂直于膜面。随着沉积Co的时间增加，镀层中Co的含量也增加，其垂直于外磁场时的矫顽力增加，而平行外磁场时的矫顽力和Co的厚度无关。 目前国内外文献均用氯铂酸作电沉积Pt主盐，本文首次采用含添加剂的Pt的P盐作为的主盐，获得的Pt层远比采用氯铂酸作主盐所得的Pt层紧密，大大提高了多层膜的质量。同时，电沉积铂实验曲线的初期阶段与瞬时成核的理论曲线比较接近，表明该电结晶初期过程按瞬时成核三维生长方式进行，这说明P盐中添加剂也不影响Pt的电结晶机理。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权声明

第一章绪论

1.1前言

1.2磁性薄膜材料

1.2.1纳米磁性多层膜材料

1.2.2纳米磁性材料的研究现状

1.3多层膜的制作方法

1.3.1物理方法

1.3.2电化学方法

1.4 Co/Pt多层膜的垂直磁各向异性

1.5本文的研究工作及创新

1.6多层膜制作研究技术路线

第二章实验原理及方法

2.1实验仪器

2.2电极制备

2.2.1基体的选择

2.2.2Pt电极制作

2.2.3单晶硅电极制作

2.3电极前处理

2.4双槽法制备多层膜实验

2.4.1引言

2.4.2实验装置图及试剂

2.4.3实验步骤

2.5流动式单电解槽制多层膜实验

2.5.1引言

2.5.2实验装置图及试剂

2.5.3实验步骤

2.6 XRD测多层膜周期的原理

2.7扫描电镜(SEM)测多层膜基本原理

2.8俄歇电子能谱

2.9物性测量系统(PPMS)测多层膜的基本原理

第三章双槽法电沉积Co/Pt多层膜

3.1引言

3.2多层膜制备参数的确定

3.2.1沉积电位的确立

3.2.2溶出曲线估算膜的厚度

3.3 Co/Pt多层膜的制作及表征

3.3.1多层膜的制作

3.3.2 Co/Pt多层膜断面形貌分析

3.3.3 Co/Pt多层膜的结构分析

3.3.4多层膜的磁性

第四章流动式单槽法电沉积Co/Pt多层膜

4.1引言

4.2多层膜的制作参数的确定

4.2.1镀液的组成

4.2.2沉积电位的确立

4.3多层膜的制作

4.4多层膜的分析

4.4.1电结晶过程的I--t曲线分析

4.4.2 Co/Pt多层膜的阳极溶出曲线

4.4.3镀层的俄歇(Auger)分析

4.4.4 X-射线小角衍射(LXRD)分析

4.4.5 X-射线中角衍射(MXRD)分析

4.4.6多层膜的磁性

第五章铂电沉积的电化学行为和机理

5.1引言

5.2电沉积行为的影响

5.2.1两种镀液的循环伏安行为

5.2.2 H2PtCl6和P盐对Pt电沉积初期行为的影响

5.2.3含添加剂的P盐对Pt电沉积初期行为的影响

5.3镀层形貌的影响

5.4镀层的结构

第六章总结

文献参考

作者攻读硕士学位期间公开发表的学术论文

致谢