SmCo_5硬磁薄膜的制备研究.pdfVIP

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2012年 1月 四川师范大学学报 (自然科学版) Jan.,2012 第 35卷 第 1期 Joum~ofSichuanNorm~Unive~ity(NaturalScience) Vo1.35.No.1 SmCo5硬磁薄膜的制备研究 雷 勇, 代 波 , 邵晓萍 (西南科技大学 材料科学与工程学院,四川绵阳621000) 摘要:以cr层为底层和保护层,采用直流共溅射的方法在 si基片上制备了Cr(80nm)/SmCo(300 nm)/Cr(8nm)薄膜,并对样品进行550℃保温30min的退火,然后分别利用EDX射线能谱仪、x射线衍射 仪、原子力显微镜 、振动样品磁强计分析研究了退火前后SmCo薄膜样品的成分、结构、表面形貌、磁学性能 及其变化规律.结果表明:在 10I4Pa真空环境下,SmCo薄膜在550℃退火,保温30rain后具有较好的硬磁 性能,矫顽力 为 1738Oe. 关键词:SmCo薄膜;共溅射;退火温度。;矫顽力 中图分类号:TM273;TB43 文献标志码 :A 文章编号:1001—8395(2012)01—0105—04 doi:10.3969/j.issn.1001—8395.2012.01.023 自2O世纪6O年代稀土永磁材料被发现以来, 1 实验部分 该材料已在微机械系(MEMS)、通信技术、计算机、 医疗等领域得到了广泛的应用,其巨大的潜在应用 实验采用沈阳科学仪器厂的JGP560型超高真 价值受到国内外研究人员的高度关注 ¨J.SmCo材 空多功能磁控溅射系统制备了结构为Cr(80nm)/ 料属于第一代稀土永磁材料,其中SmCo 晶体薄膜 SmCo(300nm)/Cr(8rim)的薄膜,其中8nm的Cr 是迄今为止发现的具有最高磁晶各向异性能的材 层作为保护层,防止SmCo薄膜的氧化.实验时所 料,并且还具有高饱和磁化强度 、大矫顽力 、 用靶材分别为Sm靶、co靶和 cr靶,其纯度均为 耐高温和抗腐蚀强等诸多优点,使其在高密度磁记 99.9%,溅射前本底真空优于3.0×10~Pa,溅射 录介质中具有广阔的应用前景 ].霍乾名等 6采 气压维持在0.4Pa.在此条件下,首先生长 Cr底 用磁控溅射技术在玻璃片上生长厚度为 500nm的 层,再是 SmCo 层,最后生长 cr保护层,其 中 SmCo磁记录薄膜具有 良好的硬磁性能,其矫顽力 SmCo薄膜 以共溅射即Sm靶和Co靶同时起辉溅 为3183Oe.为了提高SmCo类薄膜的磁学性能,通 射的方式生长,实验中通过恒定Sm靶的溅射速率, 常溅射 cr层作为底层 ],S.Takei等_l。证实 cr 同时改变Co靶的速率来控制实现SmCo薄膜的原 底层能够使 SmCo薄膜择优取 向生长,控制 SmCo 子比为 1:5.生长薄膜过程结束后,将制备的样品 薄膜的晶粒结构和表面形貌;还由于cr(1l0)衍射 取出置于退火炉中在 550cc温度下退火,保温时间 峰与SrnCo晶格匹配,可有效减少底层对 SrnCo磁 为30min.退火前炉中气压优于 l0 Pa,退火过程 性层造成的应变损害;更重要的是 Cr底层能够促 中需要先对退火炉进行预热,预热温度为 200cC, 进 SrnCo薄膜中柱状结构的生长,这种柱状结构有 预热时间为 15rnin,目的是释放薄膜和炉内壁上吸 助于提高SmCo薄膜的矫顽力l7,11].本文在室温下 附的氧气,从而降低 Sm元素在高温退火过程中的 采用直流共溅射方法在附有 500nlTlSiO 薄层的 氧化,然后加热到550cc并保温.蝉品的测试与表 Si(100)基片上制

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