缓冲层对钴铁氧体薄膜结构和性能影响

摘要

钴铁氧体(CoFe2O4)薄膜具有较高的矫顽力与磁晶各向异性,化学稳定性和耐磨损性能,可作为高密度磁记录介质。本论文主要研究了缓冲层对CoFe2O4/Si(100)薄膜微观结构与磁性能的影响,缓冲层分别是Fe3O4和TbFeCo。采用直流磁控溅射技术以及真空退火制备了Fe3O4薄膜,并在Fe3O4薄膜上采用射频磁控溅射技术制备CoFe2O4薄膜。制备的CoFe2O4/Fe3O4/Si(100)薄膜经过常规退火处理,具有立方尖晶石结构,无择优取向。Fe3O4缓冲层降低了钴铁氧体薄膜的晶化温度,促进了钴铁氧体薄膜的结晶。CoFe2O4/Fe3O/Si(100)薄膜的晶格常数随退火温度升高而减小,膜中存在较大应力,且薄膜具有柱状生长结构。薄膜磁性能为各向同性,垂直于膜面和平行于膜面方向矫顽力近似,500℃退火样品具有最大矫顽力,其垂直于膜面方向矫顽力和平行于膜面方向矫顽力分别为539.6KAm-1和405.2KAm-1,具有高饱和磁化强度和剩余磁化强度,其矩形度为0.67。在采用直流磁控溅射技术制备的非晶TbFeCo缓冲层薄膜上制备CoFe2O4薄膜。经过常规退火处理后的CoFe2O4/TbFeCo/Si(100)薄膜具有立方尖晶石结构,其结晶取向受退火温度影响,300℃退火时,薄膜具有(111)择优取向,退火温度较高时具有(400)择优取向。CoFe2O4/TbFeCo/Si(100)薄膜的晶格常数随退火温度升高而减小,膜中存在较大应力,薄膜具有柱状生长结构。TbFeCo缓冲层在抑制基片中Si扩散进入钴铁氧体薄膜的同时导致了缓冲层Tb扩散进入薄膜中。CoFe2O4/TbFeCo/Si(100)薄膜磁性能得到改善,具有高度垂直各向异性。300℃退火样品即具有高矫顽力,其垂直于膜面和平行于膜面方向矫顽力分别达616.0KAm-1和360.5KAm-1,但其垂直于膜面方向矩形度仅0.49。800℃退火薄膜矫顽力达到最大值,其垂直于膜面和平行于膜面方向矫顽力分别为832.6KmA-1和381.6KAm-1,垂直于膜面方向矩形度为0.73,900℃退火薄膜具有最大垂直于膜面方向矩形度,达0.90。同时薄膜具有高饱和磁化强度和剩余磁化强度,且CoFe2O4/TbFeCo/Si薄膜的居里温度受退火温度影响。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 磁记录技术及材料的发展

1.2.1 磁记录技术的发展

1.2.2 磁记录材料的发展

1.3 钴铁氧体薄膜的应用与研究进展

1.3.1 钴铁氧体及其研究应用

1.3.2 钴铁氧体薄膜的研究进展

1.4 本论文的研究内容

第二章 CoFe_2O_4薄膜的制备、表征和测试

2.1 实验方法及过程

2.2 CoFe_2O_4薄膜的制备

2.2.1 靶材的制备

2.2.2 基片的选择与清洗

2.2.3 薄膜的制备方法

2.3 CoFe_2O_4薄膜的分析和测试

2.3.1 薄膜的相结构分析

2.3.2 薄膜的微观形貌分析

2.3.3 薄膜的微观组分分析

2.3.4 薄膜的磁性能测试

第三章 CoFe_2O_4/Si(100)薄膜的微观结构和磁性能

3.1 薄膜制备

3.2 CoFe_2O_4/Si(100)薄膜的微观结构与形貌分析

3.2.1 CoFe_2O_4/Si(100)薄膜的微观结构

3.2.2 CoFe_2O_4/Si(100)薄膜的形貌

3.3 CoFe_2O_4/Si(100)薄膜的磁性能

3.4 退火温度对薄膜居里温度的影响

3.5 本章小结

第四章 CoFe_2O_4/Fe_3O_4/Si(100)薄膜的微观结构和磁性能

4.1 Fe_3O_4缓冲层和CoFe_2O_4薄膜的制备

4.2 Fe_3O_4缓冲层的微观结构

4.3 缓冲层厚度和基片温度对薄膜性能影响

4.4 CoFe_2O_4/Fe_3O_4/Si(100)薄膜形貌和微观结构表征

4.4.1 CoFe_2O_4/Fe_3O_4/Si(100)薄膜的微观结构

4.4.2 CoFe_2O_4/Fe_3O_4/Si(100)薄膜的形貌分析

4.5 CoFe_2O_4/Fe_3O_4/Si(100)薄膜的磁性能

4.6 本章小结

第五章 CoFe_2O_4/TbFeCo/Si(100)薄膜的微观结构和磁性能

5.1 TbFeCo缓冲层和CoFe_2O_4薄膜的制备

5.2 CoFe_2O_4/TbFeCo/Si(100)薄膜的微观结构和形貌分析

5.2.1 CoFe_2O_4/TbFeCo/Si(100)薄膜的微观结构

5.2.2 CoFe_2O_4/TbFeCo/Si(100)薄膜的形貌分析

5.3 CoFe_2O_4/TbFeCo/Si(100)薄膜的磁性能

5.4 退火温度对薄膜居里温度的影响

5.5 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果