co、allt2gtolt3gt纳米薄膜表面形貌与生长机制关系的研究

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1、河北工业大学硕士学位论文Co、Al2O3纳米薄膜的表面形貌与生长机制关系的研究摘要纳米Co/Al2O3/Co多层膜是一种超高密度存储材料，体积小，具有隧道磁电阻效应。利用其效应可能发展出一种存储器，将引起计算机内存芯片的一场革命。利用离子束溅射方法制备了厚度分别为1、2、3、5、10、50和100nm的Co和Al2O3薄膜样品。通过原子力显微镜分析了在单晶Si（100）上生长的Co、Al2O3薄膜的表面形貌随沉积时间的演化，研究了薄膜生长动力学过程。根据表面粗糙度随沉积时间的变化，把薄膜生长分为不同的生长阶段。并用峰的密度证实了对纳米薄

2、膜生长动力学过程的分析。X射线衍射分析和掠入射衍射分析表明在单晶Si（100）上生长Co薄膜具有很强的择尤取向，在2θ为40°-55°的范围内，观察到Co（111）和（200）的漫射衍射带。同时有Co-Si化合物的衍射峰出现。用同样方法制备的Al2O3纳米薄膜也是非晶态的。利用四探针法研究了Co薄膜的电阻率和各向异性磁电阻率，发现随着薄膜厚度的增加，薄膜的电阻率逐渐下降，各向异性磁电阻率逐渐增加；当薄膜厚度超过50nm后，厚度对这两个参数的影响不大。利用X射线光电子能谱研究了薄膜的表面成分，随着Co薄膜厚度的增加，Si的光电子峰逐渐减弱

3、，最后消失，说明Co薄膜的致密性变好，这与它的生长机制有着密切的关系；对Al2O3纳米薄膜进行了半定量分析，计算了Al2O3薄膜的成分配比，Al︰O约为1.96︰3，基本符合Al2O3的标准成分配比。最后研究了退火对Co、Al2O3薄膜的影响。退火使得薄膜的结晶状态更加完好，薄膜由非晶态转变为晶态。薄膜的表面颗粒均出现了不同程度的长大、聚集现象。由于薄膜结构的变化，Co薄膜的电阻率明显下降，各向异性磁电阻率大幅增加，退火对较薄薄膜的影响更明显。关键词：纳米薄膜，离子束沉积，原子力显微镜，X射线光电子能谱，磁性能iCo、Al2O3纳米薄膜

4、的表面形貌与生长机制关系的研究STUDYONTHERELATIONSHIPBETWEENSURFACEMORPHOLOGYANDGROWTHMECHANISMSOFCoANDAl2O3NANO-FILMSABSTRACTCo/Al2O3/Comultilayersareaspeciesofultra-highdensitystoragematerialswithsmallvolumeandtunnelmagnetoresistanceeffect.Itwillmaybedevelopakindofmemory,whichwillindu

5、cearevolutionofmemorychipofcomputer.WepreparedCoandAl2O3sampleswhichthethicknessesare1,2,3,5,10,50and100nmrespectivelyusingionbeamsputteringdeposition.TheevolutionofsurfacemorphologywithdifferentdepositiontimeshasbeenobservedbyAFMonCoandAl2O3nano-filmsdepositedonsilicon.

6、ItisfoundthatCoandAl2O3nano-filmshavedifferentgrowthstagesaccordingtothedifferenceofsurfaceroughnessatdifferentdepositiontimesandweverifythecorrectnessaboutkineticsprocessinnano-filmsgrowthbydensityofpeaks.X-raydiffractometerandgrazingincidentdiffractionresultsshowthatCo

7、nano-filmsonSi(100)substratehaveverystrongpreferredorientation.ThereisanX-raydiffusescatteringpeakbetween40°-55°.AndatthesametimetherearediffractionpeaksofCo-Sicompound.TherearenoAl2O3diffractionpeaks,theAl2O3nano-filmsusingionbeamsputteringdepositionareamorphousstate.We

8、haveinvestigatedresistivityandanisotropymagnetoresistanceratioofConano-filmsusingfour-probeinstrument.T