溅射FeSiAl合金薄膜的结构及软磁性能
顾有松 磁控溅射制备的FePtFe多层膜的结构和磁性
Ｆ Ｐ Ｆｌ ｅ ｔ ｍ ｉ Ｆ Ｐｔ ｅ ３ ｎ ｅ ／ － ｍｉ Ｆ Ｆ Ｐ／ ｅ４ ｎ ｅ ｔ － ｍｉ Ｆ Ｆ Ｐ／ ｅ ６ ｎ ｅ ｔ － ｍｉ Ｆ
２３ ４４
ｌ０ ｌ０
１９ ８８ ２７ ４８
２７ ７２
所制备的样品在 ５０ ０ ０ ６０ Ｃ， ℃和 ７０ ０ ０ ℃进行热处理，升温速率为 １０／ ０ 分，保温故 ｌ Ｃ 小时，
国家自 然科学基金重大项目资助 （ 批准号５２２３ ０３００
２１ ９
２０ 年 １ Ｊ ０３ ０ｊ
第十二届全国电子束、离子束、光子束学术会
（ｕ７ｌ ３ ＂ 高矫顽力 （ｅ２ ） Ｋ＝ｘ ／ ） ＯＭ １ ６ Ｊ ， Ｈ＞Ｔ ，高耐腐性能 有序一 无序相变１ ＩＶ Ｒ行为１ （ Ｚ ＮＡ １ ， ３ 热膨 １ 胀不变）磁光Ｋｒ ， ｅ 效应等１ 在 ｒ ４ 磁光记 １ ， 录介质， 密磁存储介质方面 高 有重要 应用前景， 而是近 因
官 ． ） 芝
诫 刀
Ｈ （ｔ ０ｌ ａ ） 一 Ｐ ｏ Ｉ ｓ ｔ Ｗ ｅ Ｄｓ
图２ ） （溅射态 （５０ （ ７０ 热处理后的ＦＰ薄膜的磁滞回线图 ａ ｂ ００ ｃ ００ ） Ｃ ） Ｃ ｅｔ
２ ２１户
２０ 年 １ ０ ３ ０月
第十二届全国电子束、离子束、光子束学术会
四
、
结论 经过上面的结果， 可以看出通过磁控溅射法和热处理， 我们已经成功地制备了具有交换弹簧
《磁控溅射CrAlSiN膜层制备及综合性能研究》
《磁控溅射CrAlSiN膜层制备及综合性能研究》一、引言随着现代工业技术的不断发展，材料表面性能的改进和优化已成为提高产品性能和使用寿命的关键。
磁控溅射技术作为一种先进的薄膜制备技术，在材料科学领域得到了广泛的应用。
本文以CrAlSiN膜层为研究对象，通过磁控溅射技术制备该膜层，并对其综合性能进行深入研究。
二、磁控溅射CrAlSiN膜层制备1. 材料选择与设备准备本实验选用高纯度的Cr、Al、Si和N等靶材作为溅射原料。
设备采用磁控溅射镀膜机，具有高溅射速率、低损伤等特点。
2. 制备工艺流程（1）清洗基底：将基底（如不锈钢、铝合金等）进行清洗，去除表面油污和杂质。
（2）预处理：对清洗后的基底进行预处理，如抛光、蚀刻等，以提高基底与膜层的结合力。
（3）磁控溅射：将靶材放置于镀膜机中，调整好溅射参数（如功率、气压、溅射时间等），进行磁控溅射。
（4）后处理：溅射完成后，对膜层进行适当的后处理，如退火、氧化等，以提高膜层的性能。
三、CrAlSiN膜层综合性能研究1. 结构与形貌分析采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，对CrAlSiN膜层的结构和形貌进行分析。
结果表明，CrAlSiN膜层具有致密的晶体结构，表面平整度较高。
2. 机械性能研究通过硬度测试、耐磨性测试等方法，对CrAlSiN膜层的机械性能进行研究。
结果表明，该膜层具有较高的硬度和良好的耐磨性，可有效提高基底的表面硬度和使用寿命。
3. 耐腐蚀性能研究在模拟实际使用环境条件下，对CrAlSiN膜层的耐腐蚀性能进行测试。
结果表明，该膜层具有较好的耐腐蚀性能，可在恶劣环境下保持良好的性能。
4. 热稳定性研究通过高温测试等方法，对CrAlSiN膜层的热稳定性进行研究。
结果表明，该膜层具有较高的热稳定性，可在高温环境下保持稳定的性能。
四、结论本文通过磁控溅射技术成功制备了CrAlSiN膜层，并对其综合性能进行了深入研究。
结果表明，该膜层具有致密的晶体结构、较高的硬度和良好的耐磨性、耐腐蚀性能及热稳定性。
磁控溅射法制备AlxCoCrFeNi高熵合金薄膜的微观组织和力学性能研究
含 量对 Ａ１ Ｃ ｏ Ｃ ｒ Ｆ ｅ Ｎｉ 高熵合 金 薄膜微 观 结构 和力 学性 能 的影响 。结 果表 明 ， Ａｌ 元 素 的加 入 ， 使得 原 ｃ ｏ Ｃ ｒ Ｆ ｅ Ｎｉ 四 元合 金 薄膜 中的（ ２ ０ ０ ） 峰消失， Ａ１ Ｃ ｏ Ｃ ｒ Ｆ ｅ Ｎｉ 薄 膜呈 现 出（ １ １ １ ） 晶 面 的择 优 生 长取 向。Ａ１ Ｃ ｏ Ｃ ｒ Ｆ ｅ Ｎｉ 合 金 薄膜 形
等ｎ 。 采 用 自 动 化 高 速 电 弧 喷 涂 技 术 ，使 用 Ｆ ｅ Ｃｒ Ｎｉ Ｃ ｏ Ｃ ｕ 粉 芯丝 材制 备 了高熵 合 金熔 覆 涂 层 ， 使用
比拟 的性能 。
有 明确关 系 。Ａ１ Ｃ ｏ Ｃ ｒ Ｆ ｅ Ｎｉ 合金是 一 种新 型高 熵合 金
材料 ， 其 中 Ａｌ 含 量对 该合 金 的结构 和性 能具 有 重要 影 响＿ １ 。例 如采 用激 光熔 覆 法制 备 Ａ１ Ｃ ｏ Ｃ ｒ Ｆ ｅ Ｎｉ Ｔｉ 高熵 合 金 ， 随 铝含 量 的变 化 ， 相 结构 由 ｆ ｃ ｃ 变成 ｂ ｃ ｃ 结 构， 并 且 生成 Ａ１ ８ 。 Ｃ ｒ １ 。 Ｃ ｏ ７ 和 Ａ１ 。 Ｆ ｅ Ｃ ｒ 复杂 相 。当 Ａ１ 含量 增 加到 １ ． ０时 ， 出现典 型 调 幅 分解 组 织 ， 枝 晶 和枝
黄 纯可 ， 李 伟 ， 刘 平 ， 张 柯 ， 马凤 仓 ， 刘新宽 ， 陈小 红 ， 何 代 华
（ Ｊ ｋ 海理 工大 学 材料 科学 与工 程学 院 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ３ ）
摘 要 ： 利 用 磁 控 溅 射 工 艺 制 备 了不 同 Ａ１ 含量的（ Ｏ ～２ Ｏ （ 原 子 分数 ） ） Ａ１ Ｃ ｏ Ｃ ｒ Ｆ ｅ Ｎｉ 高熵合金 薄膜 ， 研 究 了 Ａｌ
用磁控溅射制备薄膜材料的概述
用磁控溅射制备薄膜材料的概述用磁控溅射制备薄膜材料的概述1.引言溅射技术属于PVD（物理气相沉积）技术的一种，是一种重要的薄膜材料制备的方法。
它是利用带电荷的粒子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的物质制成的靶电极（阴极），并将靶材原子溅射出来使其沿着一定的方向运动到衬底并最终在衬底上沉积成膜的方法。
磁控溅射是把磁控原理与普通溅射技术相结合利用磁场的特殊分布控制电场中的电子运动轨迹，以此改进溅射的工艺。
磁控溅射技术已经成为沉积耐磨、耐蚀、装饰、光学及其他各种功能薄膜的重要手段。
2.溅射技术的发展1852年，格洛夫(Grove)发现阴极溅射现象，从而为溅射技术的发展开创了先河。
采用磁控溅射沉积技术制取薄膜是在上世纪三四十年代开始的，但在上世纪70年代中期以前，采蒸镀的方法制取薄膜要比采用磁控溅射方法更加广泛。
这是凶为当时的溅射技术140刚起步，其溅射的沉积率很低，而且溅射的压强基本上在lpa以上但是与溅射同时发展的蒸镀技术由于其镀膜速率比溅射镀膜高一个数量级，使得溅射镀膜技术一度在产业化的竞争中处于劣势溅射镀膜产业化是在1963年，美国贝尔实验室和西屋电气公司采用长度为10米的连续溅射镀膜装置，镀制集成电路中的钽膜时首次实现的。
在1974年，由J．Chapin发现了平衡磁控溅射后，使高速、低温溅射成为现实，磁控溅射更加快速地发展起来。
溅射技术先后经历了二级、三级和高频溅射。
二极溅射是最早采用，并且是目前最简单的基本溅射方法。
二极溅射方法虽然简单，但放电不稳定，而且沉积速率低。
为了提高溅射速率以及改善膜层质量，人们在二极溅射装置的基础上附加热阴极，制作出三极溅射装置。
然而像这种传统的溅射技术都有明显的缺点：1）．溅射压强高、污染严重、薄膜纯度差2）．不能抑制由靶产生的高速电子对基板的轰击，基片温升高、淀积速率低3）．灯丝寿命低，也存在灯丝对薄膜的污染问题3.磁控溅射的原理：磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。
磁控溅射Co1-x-Ptx薄膜晶体的结构与磁性能
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｃｏ — Ｐｔａｌｙ；ｍ ａ ｅｏｃｙ ｔｌｎｅ ａ ｉｏ ｒ ｐｙ； ｌｔ ｃ ｒ ｍ ｅｅ ｌ ｏ ｎ ｇ ｔ ｒ ｓａｌ ｎｓ ｔｏ ｉ ａｔ ｅ ｐａａ ｔｒ ｉ
ｃｅｃ ｉ （１６ ８ ｋ ／ ） ｉ ｏ ｔｎ ｄ ｉ ８ Ｐ２ ｈｎ ｉ ｏ ｒｖｔ ｉ ｙ ５．９ Ａ ｍ ｓ ｂａ ｅ ｎ Ｃｏ０ ｔ ｔ ｆ ｉ ０ｉ ｌ ｍ． Ｔ ｅ ｓｔｒ ｉｎ ｍａ ｅｚｔ ｎ ｆｔｅｅ ｆｍｓ ｈ ａ ａｏ ｇ ｔ ａｏ ｓ ｏ ｈｓ ｉ ｕ ｔ ｎ ｉｉ ｌ
第 ９卷 第 ２期
２１ ０ ０年 ６ 月
材
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Ｖ０． ． １９ Ｎｏ ２
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｔｒ ｌ ｎ ｔｌ ｒｙ ｏ ｒ ａ ｆＭａｅｉ ｓａ ｄ Ｍｅａｌ ｇ ａ ｕ
Ｊｎ ０ ０ ｕ ｅ２ １ 磁 控 溅 射 Ｃ １ｘ ｔ 薄 膜 晶体 的结 构 与磁 性 能 ｏ一 —Ｐｘ
ｓｕｔｒ ｇ ｐ ｔ ｉ ．Ｔｈ ｔ ｃｕ ｅａ ｄ ｍａ ｎ ｔ ｒｐ ｒ ｅ ｆｔｅ ６ ｌ ｒ ｎ ｅｔ ａｅ ｙ Ｘ — ｒｙ ｄｆ ａｔ ｎ （ ｅｎ ｅｓｒ ｔｒ ｎ ｇ ｅ ｃ ｐｏ ｅｔ ｓｏ ｈ１ ｗｅｅ ｉｖ ｓｇ ｔｄ ｂ ｕ ｉ ｉ ｈ ｓ ｉ ａ ｉｒｃｉ ｏ ＸＲＤ ） ａｄ ｎ
Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ａ ｎ ｔｃ ｐ ｏ ｒ ｉｓ ｏ ｐ ｔ ｒ ｄ ｔ ｕ ｔ ｒ ｎｄ ｍ ｇ ｅ ｉ ｒ ｐｅ ｔｅ ｆｓ ｕｔｅ ｅ Ｃｏ ｌ
一
一
Ｐｔ ｍ ｏ ｌ ｙ ｒ ｔ ｉ ｌ ｓ ｎｏ ａ ｅ ｈ ｎ ｆ ｍ ｉ
磁控溅射法制备金属薄膜的工艺参数
λ =360nm的紫外线透过率分析
35
1h 2h 3h
30
1.5Pa 2.5Pa 3.5Pa
30
25
透过率T (%)
透过率T (%)
20
20
15
10
10
5
0
1
2
3
4
1
2
3
压强 (Pa)
时间 (h)
对于360nm的紫外线来说，锌薄膜的溅射参数压强的改变导致 的透过率的变化不具有明显规律性；但是随溅射时间的变长， 膜厚增加，透过率明显减小。各种条件下的透过率均很低。
直流溅射 极限真空度4.0×10-4 Pa，氩气气流量20 cm3/min，镀膜时间5 min，实验偏压无。
锌靶材镀膜
压强 Pa/时 h 1.5/1 1.5/2 1.5/3 2.5/1 2.5/2 2.5/3 3.5/1 3.5/2 3.5/3 Zn 膜的厚度/nm 23.4 25.2 357.6 217.9 246.7 421 132.8 362.4 357.1 24.5 26.5 355.2 222.3 249 374.6 129.8 352.8 351.7 23.4 25.4 355.1 223.1 243 395.8 133.5 357.3 356.7 平均值/nm 23.76667 25.7 355.9667 221.1 246.2333 397.1333 132.0333 357.5 355.1667
溅射参数（温度℃ - 压强 Pa- 功 率 W） 25-0.5-180 25-1.0-180 25-1.5-180 25-1.0-130 25-1.0-80 50-1.0-180 100-1.0-180
平均值/nm 14.6 11.2666667 8.5 9.16666667 7.83333333 9.53333333 9.23333333
磁控溅射(Ti,Al)N纳米晶薄膜的结构和性能
Ａ Ｉ Ｓ Ｉ ３ ０ ４不锈 钢板 ． 基 体 用丙 酮 和 酒 精 依 次 超声
波清 洗除 油 ， 冷 风 吹干后 装入 真空 室准 备镀 膜． 磁
护涂层 ［ １ ］ ． 通常 ， Ｔ ｉ Ｎ 薄膜采 用 离子镀 和磁 控溅 射 等物 理气相 沉 积方 法 制 备 ， 其 力 学 和腐 蚀 性 能 取
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ５
文 章 编 号 ：２ ０ ９ ５ — ５ ４ ５ ６ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ — ０ １ ７ ３ — ０ ５
磁控溅射 （ Ｔ ｉ ， Ａ １ ） Ｎ纳 米 晶薄 膜 的结构 和 性 能
贺春 林 ， 高建君 ，张金 林 ，王 苓 飞 ， 李 蕊 ，解磊 鹏 ，马 国峰 ，王 建 明
采 用场 发射 扫描 电镜 （ Ｓ ４ ８ ０ ０ Ｆ Ｅ ｓ Ｅ Ｍ） 分 析 表 面 和断 面 形 貌 ， 用 Ｂ ｅ ｄ ｅ － Ｄ１型 ｘ 射 线 衍 射 仪 （ Ｘ Ｒ Ｄ） 对样 品进 行 物 相 分 析 ， ｘ射线源 为 Ｃ ｕ Ｋ 。
硬度 ， 维持 高 的断裂 韧性 和膜基 结合力 等 ［ ｇ ］ ． 本 文 通过 在 Ｎ 。 气氛和 ６ ０ ０℃基 体温 度下 交替 溅 射 Ｔｉ
和 Ａｌ 靶 并通 过沉 积 过程 中 Ｔ ｉ 和 Ａｌ 原 子 间 的 互 扩 散制 备 了 （ Ｔ ｉ ， Ａ１ ） Ｎ 纳米 晶 薄 膜 ， 并 对 其 结 构 和力学 性能 进行 了研 究．
薄膜的晶粒尺寸和晶格常数均有所下降 ； （ Ｔ ｉ ， Ａ１ ） Ｎ 薄 膜 的硬 度 Ｈ 明显 提 高 ， 而 弹 性 模 量 Ｅ却 稍 有 降低 ， 其 结 果使 Ｈ。 ／ Ｅ 比值 大 幅 提 高 ， 薄 膜 的抗 塑 性 变 形 能 力 增 强 ． （ Ｔｉ ， Ａ１ ） Ｎ 纳 米 晶 薄 膜 的 高 性 能 主 要 归 因 于 固 溶 强
非晶合金薄膜的制备及其磁性能研究
非晶合金薄膜的制备及其磁性能研究随着科学技术的不断进步，材料科学领域的新材料研究不断涌现。
非晶合金材料是一类具有独特性能的新材料，其具有优异的力学性能、磁性能、化学性能和导电性能等，广泛应用于能源、磁记录、传感器、电子器件等领域。
而非晶合金薄膜作为一种非常重要的非晶合金材料，其优越的性能在各种微电子器件、存储器件、传感器等高科技领域得到了广泛的应用。
本文将从非晶合金薄膜制备和磁性能研究两个方面进行探讨。
一、非晶合金薄膜的制备非晶合金薄膜是由金属元素或合金元素组成的非晶态材料，通常其组成元素在原子序数较大的元素中选择。
由于非晶合金薄膜的制备比较困难，其制备方法多种多样。
其中最主要的包括物理气相沉积法、化学气相沉积法、溅射法、电化学沉积法、熔融法等。
1.物理气相沉积法物理气相沉积法是最常用的一种制备非晶合金薄膜的方法之一。
在该方法中，金属原料（通常为成分摩尔比较为精确的混合物）先经过加热，使其形成蒸汽状，然后在真空或惰性气体的保护下沉积在基板表面。
其主要优点是生产过程简单、生产效率高、膜质优异、易于实现连续生产等。
2.磁控溅射法磁控溅射法是基于溅射磁体产生的电场或磁场对金属靶材的成分、结构和形态进行调控的一种制备方法。
其原理是通过高能离子轰击金属靶，使得靶表面产生粒子的溅射，并沉积在基板上。
磁控溅射法具有制备温度低、成膜速度快、色散小、可控性好、成膜质量高等优点。
3.电化学沉积法电化学沉积法是在电场作用下，溶液中的离子在基板表面上沉积形成薄膜的一种制备方法。
电化学沉积法具有制备成本低、操作简单、成膜速度快等优点。
二、非晶合金薄膜的磁性能研究非晶合金薄膜的磁性能是其应用的重要因素之一。
非晶合金薄膜具有高饱和磁感应强度和低矫顽力等特点，因此在磁记录、传感器和电感等领域应用广泛。
1.磁性能的测量常用的磁性能测量方法有霍尔效应法、磁滞回线法、贝克曼法等。
其中，霍尔效应法简单、快速且准确度较高，是目前应用最广泛的测量方法之一。
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溅射FeSiAl合金薄膜的结构及软磁性能 Structure and Soft Magnetic Properties of Sputtered FeSiAl Alloy Films耿胜利 肖春涛 杨 正(兰州大学物理系,兰州,730000)Geng Shengli Xiao Chuntao Yang Zheng(D epar tment o f Physics,Lanzhou U niv ersit y,Lanzhou,730000,China)摘 要 Sendust合金是制做薄膜磁头和M I G磁头的理想材料,本工作用射频溅射法制备了Sendust成分的F eSiA l合金薄膜,研究了制备条件对膜结构和软磁性能的影响,并对其机理进行了讨论。
发现只有在适当的阳极电压范围(4.2～4.4kV)和基板温度(250℃)下才能制备出结晶完善的样品,从而获得良好的软磁性能。
关键词 射频溅射 F eSiA l膜 结构 软磁性能ABSTRACT FeSiAl allo y films w ith compositio n of Sendust w ere prepar ed by using rf sputt ering equip-ment.T he effects o f pr epar ing conditio ns on film structur es and so ft magnetic pro per ties w ere inv esti-gat ed,and their mechanism w as discussed.It w as found that samples w ith perfect cr ystallites w ere pr o-duced o nly under the pro per ano de vo lt ages(4.2～4. 4kV)and substr ate temperat ur e(250℃),then we could o bt ain go od soft mag netic pro per ties.KEY WORDS rf sputtering,FeSiAl films,struc-tures,sof t magnetic properties1 引 言FeSiA l合金在9.6w t%Si,5.4w t%A l,余F e的成分附近具有趋近于零的磁晶各向异性常数K1和磁致伸缩系数,从而呈现出优良的软磁性能。
此成分的合金通常称为Sendust,是一种众所周知的软磁材料。
它具有高饱和磁化强度、低矫顽力、高起始磁导率,还具有优于坡莫合金的机械特性和电特性,如高硬度、高电阻率和良好的热稳定性,是制做M IG磁头和薄膜磁头的理想材料。
然而,由于Sendust合金既硬且脆,很难制造出适用于高频范围的Sendust薄带。
因此,开展了对Sendust膜的研究,用各种溅射技术制备了软磁性能较好的一系列FeSiA l合金薄膜[1～3],并通过调整溅射条件和制作多层膜使性能进一步改善[4～5]。
研究结果表明,只有大晶粒的Sendust膜才能呈现出良好的软磁性能,而且膜的成分不能偏离Sendust成分太多,否则会因较多的晶界和较大的内禀各向异性而使性能恶化。
我们用射频溅射法制备了具有良好软磁性能的FeSiA l合金薄膜,考察制备条件对膜结构和磁性能的影响并分析其机理。
2 实验过程采用射频溅射装置制备样品,靶是用Sendust合金做成的,基板采用的是光学玻璃。
制备条件如下:本底压强小于6.7×10-5Pa,阳极电压3.2～4.8kV,氩气压0.9～2.7Pa,基板温度200～350℃,膜厚1～4 m,靶间距5cm。
样品的晶体结构是用X射线衍射仪来确定的,并用俄歇电子能谱(A ES)对样品进行了深度分析。
分别用磁秤法和抛移样品法测量了样品的饱和磁化强度和矫顽力,用多光束干涉法测量膜厚,用一个跟基板接触的热电偶测量基板温度。
3 结果与讨论3.1 FeSiA l合金膜的结构所有样品膜的晶体结构都大体一致,其典型的X 射线衍射谱如图1所示。
该图的分析结果表明,膜由兰州大学博士科研启动基金资助 初稿收到日期:1996-11-27 终稿收到日期:1997-06-14A 、B 、C 、三相组成,A 相是与Sendust 合金成分对应的bcc 相[F e 3(Si ,A l )],B 相虽然也是由Fe 、Si 、Al 组成的,但F e 含量比标准Sendust 成分少很多,C 相则是FeA l 2O 4。
此结果显示有氧化现象存在,其原因很可能是靶材本身含有氧化相(靶材的X 射线衍射谱与图1极其类似)。
但从各相衍射峰的强度对比可以认为,B 、C 相含量极少,氧化现象是很轻微的,不会对软磁性能有太大的影响,Shibay a 和F ukuda 对Sendust 厚膜得到的结果也是如此[1]。
图1 FeSiAl 膜的典型X 射线衍射谱Fig 1 T y pica l X -ra ys Diffr actio n Patter ns of FeSiAl F ilms图2是A ES 深度分析的结果。
在膜表面上除了Fe 、Si 、A l 外,还出现了少量的C 、O (相对含量2～3%)。
这从另一角度证实了氧化现象的存在,而C 的出现则可能与溅射室的污染有关。
随着分析深度的不断增加,F e 含量缓慢减小,分析溅射约30min 后Fe 含量减少的速度明显加快。
认为是由于在膜与基板的交界区因互扩散效应而形成了一层由磁性相(FeSiA l)和非磁性相(基板)组成的初生层,离界面越近则非磁性相含量越多,于是Fe 的相对含量减少。
另外还发现在界面以下(分析溅射55min 以上)仍有少量的F e 、Si 、A l 出现,此结果一方面证实了互扩散效应的存在,另一方面也说明制备时沉积原子的能量相当高,以致于有一部分原子打入到基板内部。
图2 A ES 深度分析结果Fig 2 A ES D ept h A nalysis of F eSiA l Films3.2 F eSiA l 合金膜的磁性能在氩气压1.2Pa ,基板温度200℃条件下制备的FeSiAl 膜的饱和磁化强度M s 和矫顽力H c 随阳极电压V A 的变化如图3所示。
由于不同元素在氩离子轰击下的溅射产额不同,而且V A 较低时,F e 的产额与Si 、A l 的产额差别较大,此产额差随V A 升高而减小[6]。
因此V A 较低时溅射膜的成分偏离靶材而变得富Fe ,使得V A <3.6kV 时M s 达到930kA /m,略高于Sendust 合金的910kA /m 。
当V A 增加到3.6kV 以上时膜成分与靶材趋于一致,于是M s 稳定在915kA /m,不再随V A 改变。
而H c 在V A 处于4.2～4.4kV 范围内呈现极小(～190A /m)则是由于V A 较低时沉积原子的能量较小,提供给结晶生长的能量也小,造成结晶生长不完整,晶粒细小,晶界增多而使H c 上升。
但若V A 过高又会使膜面粗糙而增大了H c [6],所以H c 在适当的V A 范围(4.2～4.4kV )达到极小。
图3 FeSiAl 膜的磁性能Fig 3 M agnetic P ro per ties o f FeSiAl F ilms图4给出基板温度T s 与矫顽力H c 的关系。
T s 较低时,结晶生长较困难,晶粒细小,晶界较多,不利于获得良好的软磁性能。
另一方面,若T s 过高,又会造成结晶生长异常,膜面粗糙而使软磁性能变差[7],而且在高温基板上有可能产生相变或再蒸发[6]。
在我们的实验中,T s =250℃既能保证晶粒生长良好,也能得到光滑的膜面,于是在此条件下得到溅射F eSiA l 薄膜中最低的矫顽力(～90A /m )。
图4 基板温度T s 的影响Fig 4 I nfluences o f Substr ate T emper ature T s4 结 论用射频溅射法制备了Sendust 成分的F eSiA l 合金薄膜,考察了制备条件对膜结构和磁性能的影响,得到以下几点结论:(1) 虽然薄膜有轻微的氧化,未能得到单一的bcc相,但由于其它相的含量极少,因此仍然得到了良好的软磁性能。
(2) 由于在阳极电压V A较低时膜成分发生偏离而变得富铁,导致V A<3.6kV时样品的M s略有增加。
(3) 阳极电压和基板温度都影响着薄膜中的晶粒生长和膜面形貌,在V A= 4.2kV,T s=250℃的条件下制备出软磁性能最佳的FeSiAl合金薄膜(M s～915kA/m,H c～95A/m)。
参 考 文 献1 Shibaya H,Fuku da I.IE EE T rans M agn,1977,13:1029 2 C ou ghlin Th om as M.IEE E T rans M agn,1985,21(5): 18973 M M iura,et al.Jpn J Appl Phys,1986,25(8):11924 Hirata T,Naoe M.J M agn M agn M ater,1992,112:432 5 Gyotoku A,et al.IE EE Trans J M agn Jpn,1991,6(3): 2206 S hibaya H.NHK T ech J,1977,29(3):217 T horn ley R,Keh r W.IE EE T rans M agn,1971,7:672耿胜利 河南省淇县人。
1945年12月30日出生。
1969年7月毕业于兰州大学物理系。
现在兰州大学物理系工作。
副教授。
曾发表《锶铁氧体生成过程的研究》、《片状钡铁氧体颗粒大小的评定》等。
肖春涛 四川垫江人,1964年2月13日生。
1994年毕业于兰州大学物理系。
理学博士。
现在兰州大学物理系任教,讲师。
主要从事软磁薄膜研究,并在微粉及磁路设计等方面开展工作。
著有“溅射铁膜的结构和磁性能”,“反应溅射法制备的软磁铁氮膜”,“微晶F eT aN膜的结构及磁性研究”等数篇文章。
第三届中国功能材料及其应用学术会议征 文 通 知 中国功能材料及其应用学术会议已于1992年和1995年分别在桂林、成都举办了第一届和第二届。
按第二届会议纪要定于1998年秋天在重庆市举行第三届中国功能材料及其应用学术会议。
三届会议仍为功能材料科技领域的综合性学术会议。
旨在交流功能材料科技领域中近3年来具有创新的论文、科技成果、应用成果,促进新材料、新技术和新产品的推广应用,促进科研、生产、应用三者有机结合和功能材料科学与技术的发展。