Fe-N和Fe-Ni-N磁性材料的结构、磁性与热稳定性能的研究

摘要

目前，铁基金属氮化物是磁性材料研究中的热点课题之一。这是因为它本身包含着许多有意义的物理特性和潜在的使用价值。为了弄清楚这些材料中间隙氮原子和替代的镍原子对材料性能的影响，本文在总结铁氮和铁镍合金氮化物物理特性的基础上，系统地研究了在不同条件下制备的铁氮化物的结构、磁性和热稳定性，并研究了不同镍含量的γ′-(Fe1-xNix)4N。 我们用射频磁控溅射的方法分别在Si(100)和NaCl基底上成功制备了不同基底温度、不同溅射功率、不同退火温度和不同薄膜厚度的Fe-N薄膜。用X射线衍射和透射电镜对Fe-N薄膜样品的结构进行了分析。用高分辨透射电镜观察了Fe-N薄膜的微观结构。Fe-N薄膜的化学价态和成分用X射线光电子能谱测得。Fe-N薄膜的磁特性由振动样品磁强计测量。结果表明： (1)随着氮含量的增加，发生了明显的相转变α-Fe(N)→ξ-Fe2N。(2)薄膜面内磁各向异性随着氮含量的增加发生了变化。(3)在实验条件的优化下得到了优良的软磁Fe-N薄膜，其饱和磁化强度为2223emu/cc，矫顽力为4Oe。(4)随着基底温度和退火温度的升高，发现α

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第一章前言

1.1 Fe-N二元系统及其研究现状

1.1.1 Fe-N二元系统的相结构

1.1.2α”-Fe16N2的研究状况

1.1 3α”-Fe16N2的理论研究

1.2 Fe-M-N三元系统及其研究现状

1.2.1不同掺杂元素M的研究概况

1.2.2 Fe-Ni-N三元系统的研究现状

1.2.3结论

1.3本论文的选题意义及主要工作

1.3.1论文的选题意义

1.3.2本论文的主要工作

第二章Fe-N薄膜和Fe-Ni-N粉末的制备及其表征手段

2.1射频(RF)溅射系统

2.2 Fe-N薄膜样品的制备

2.3 Fe-Ni-N粉末样品的制备

2.4样品的表征手段

第三章RF溅射工艺过程对Fe-N薄膜结构和磁性的影响

3.1样品制备与测试

3.2氮分压对Fe-N薄膜的影响

3.3溅射功率对Fe-N薄膜的影响

3.4膜厚对Fe-N薄膜的影响

第四章热处理对Fe-N薄膜结构和磁性的影响

4.1样品的制备与测试

4.2不同基底温度的Fe-N薄膜

4.3不同退火温度的Fe-N薄膜

4.4 Fe-N二元系统热稳定性的机理的探讨

第五章γ’-(Fe1-xNix)4N粉末的制备及其结构与磁性研究

5.1草酸盐(Fe1-xNix)C2O4·nH2O粉料的制备

5.2 NH3/H2气氛下草酸盐(Fe1-xNix)C2O4·nH2O的分解、还原和氮化产物

5.3单相γ’-(Fe1-xNix)4N氮化物的制备

5.4 γ’-(Fe1-xNix)4N氮化物的X射线衍射分析

5.5磁性分析

5.6粉末饱和磁化强度的计算

5.7 Fe-Ni-N三元系统的热稳定性的机理的探讨

第六章结论

参考文献

硕士在读期间已发表和已完成的论文

致谢