fezrbcu磁性薄膜制备与性能研究

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1、摘要论文题目：学科专业：研究生：指导教师：FeZrBCu磁性薄膜制备与性能研究材料学李红凯井晓天教授签名：苍参，‰签名：Fe．Zr-B．Cu纳米晶合金(NANOPERM)具有优异的软磁性能，饱和磁化强度比Fe．Cu-Nb．Si．B(FINEMET)合金高，且热处理后形成的纳米晶BCCd．Fe比Fe．Cu-Nb—Si—B材料中形成的a—FeSi相简单，因而近年来得到了较为广泛的研究。采用粉末冶金法制备了磁控溅射用FeZrBCu合金靶材，烧结后靶材的成分与设计成分相一致，密度都有了一定程度的提高；随着烧结温度的提高与保温时间的延长，靶

2、材的密度与硬度都有所提高；随着溅射时间的增加，靶材的硬度不断增加。采用直流磁控溅射方法制备了FeZrBCu磁性薄膜，X射线衍射结果表明沉积态薄膜为非晶。分别用扫描电子显微镜、表面粗糙度测试仪观察了不同溅射工艺参数下制备的薄膜的表面形貌与表面粗糙度；用能谱仪测量了不同溅射工艺下薄膜的成分；用四探针法测量了薄膜的方阻；用振动样品磁强计测量了样品的饱和磁化强度、矫顽力、剩磁与磁滞回线。研究了溅射工艺参数，如溅射功率、氩气分压、靶基距、本底真空度、负偏压等对薄膜沉积速率、表面形貌、表面粗糙度、电阻率与磁性能的影响。讨论了成分及退火对薄模电

3、阻率与磁性能的影响。采用单辊快淬法制备了FeZrBCu非晶薄带，并与同成分的采用磁控溅射法制备的非晶薄膜的磁性能进行了比较。研究结果表明：溅射工艺参数对薄膜的沉积速率、表面形貌、表面粗糙度、电阻率及磁性能有较大的影响。随溅射功率，氩气分压，偏压增大薄膜的沉积速率都是先增大然后减小；随靶基距增大薄膜的沉积速率减小；随本底真空度增大薄膜沉积速率先减小后增大，但薄膜质量下降；加偏压时薄膜的沉积速率有一定的提高。溅射功率100W，氩气分压1．0Pa，靶基距6．5cm、本底真空度1．5×10-3Pa与120V负偏压有利于形成较好表面质量的薄

4、膜。随溅射功率、靶基距、偏压增大，薄膜的电阻率先减小后增大；随氩气分压与本底真空度增大，薄膜的电阻率增大；随B含量与Zr含量增大薄膜电阻率增大；加负偏压可以降低薄膜的电阻率；随着退火温度升高薄膜电阻率急剧下降。溅射工艺参数对薄膜磁性能的影响如下：不加偏压时，随溅射功率增加，薄膜的饱和磁化强度与矫顽力均增大；随氩气分压增大，饱和磁化强度与矫顽力都减小；随靶基距增大，饱和磁化强度与矫顽力都先增大后减小；随本底真空度增大，饱和磁化强度先增大后减小，矫顽力一直减小；随着偏压的增加，饱和磁化强度先减小后增大，在负偏压小于120V时矫顽力随偏

5、压变化不明显，但当负偏压超过120V时矫顽力开始急剧增大。随Zr含量与B含量的增加，薄膜的饱和磁化强度均呈下降趋势。随退火温度的升高，其饱和磁做．西安理工大学硕士学位论文化强度升高，矫顽力在退火温度为573K时具有最大值。采用直流磁控溅射方法制备晌FeZrBCu薄膜饱和磁化强度比采用单辊快淬法制备的要高；采用单辊快淬法制备的Fe89Zr782Cu2薄带的矫顽力比磁控溅射法制各的要小很多，剩磁比差别不大；制备的Fe9lZr483Cu2薄带的矫顽力比磁控溅射法制备的稍小，剩磁比要大许多。关键词：直流磁控溅射；FeZrBCu非晶薄膜；溅

6、射工艺参数：退火：磁性能俐e：PRERARATloNANDPRoPERTYMAGNETICFeZ—＆cuTHINFⅡ．MSMajor：．MaterialScienceName：HongkaiLISupervisor：Prof．XiaotianJINGSignature：TheFe—-Zr-B-．Cunanocrystallinealloys(NANOPERM)hadexcellentsoftmagneticproperties，whichexhibitahighersaturationmagnetizationthanFe-Cu-

7、Nb—Si-Bmaterials，moreoveathenanocrystallineBCCFephase，formedasaresultofaheattreatment，wassimplerthantheⅡ一FeSiphaseoccurringinFe—Cu-Nb—Si—Bmaterials．Asaresult，theyhadbeenextensivelystudiedinrecentyears．TheFeZrBCualloytargetsofmagnetronsputteringweremanufacturedbypowder

8、metallurgy．Thecompositionofthetargetsaftersinteringhavenodistinctdifferencewiththedesignedcomposition，andthedensityofthetarg