不同制备工艺的fe-ga薄膜的微结构和磁性能研究

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1、浙江理工大学硕士学位论文不同制备工艺的Fe-Ga薄膜的微结构和磁性能研究摘要本文通过磁控溅射方法，以Si(100)为衬底，Fe83Ga17合金为靶材，制备了不同溅射工艺的Fe-Ga薄膜样品，利用XRD、SEM、EDS和PPMS研究了Fe-Ga薄膜的晶相结构、成分、微观形貌和磁性能，系统探究了基底温度、溅射功率、溅射时间等工艺参数对Fe-Ga薄膜的微结构和磁性能的影响和规律。XRD结果表明所有Fe-Ga薄膜样品均存在bcc（体心立方）结构，基本相结构为无序的A2相。随着溅射功率增大，薄膜的晶粒尺寸有所增大，过大或过小的溅射

2、功率都不利于薄膜的晶化。随着基底温度的升高，Fe-Ga薄膜的晶粒尺寸明显变大，薄膜的结晶性变好。一定范围内，增加溅射时间有利于Fe-Ga薄膜的晶化，晶粒尺寸有所增大并趋于不变。EDS结果表明所有Fe-Ga薄膜的成分均接近于靶材的Fe83Ga17。SEM结果表明随着溅射功率增大，Fe-Ga薄膜的颗粒逐渐变大，但是这一规律在溅射时基底温度较高时变得不明显。从室温到250℃范围内，随着基底温度升高，薄膜的颗粒尺寸逐步、明显增大，薄膜呈柱状生长。当基底温度为350℃时，Fe-Ga薄膜的生长模式可能发生了变化。一定溅射时间范围内，

3、增加溅射时间能使Fe-Ga薄膜的颗粒尺寸变大，超出这一范围，颗粒尺寸趋于不变。磁性能的研究表明样品均表现出典型的铁磁特性，且溅射时基底温度为150℃、200℃和250℃时的薄膜样品矫顽力较小约40Oe左右，饱和磁场约100~200Oe，矩形比大于0.9，最大达到0.952。随着溅射功率的增大，样品的矫顽力总体呈减小趋势，饱和磁化强度和剩余磁化强度逐渐减小，矩形比缓慢减小。随着溅射时基底温度的升高，样品的矫顽力先减小后增大，饱和磁化强度基本呈下降趋势，矩形比先增大后减小。随着溅射时间的增加，样品的矫顽力基本不变，饱和磁化强

4、度和剩余磁化强度总体呈下降趋势，样品的矩形比基本不变，约为0.94，饱和磁场约为100~200Oe。关键词：磁控溅射，Fe-Ga薄膜，工艺参数，微结构，磁性能I浙江理工大学硕士学位论文不同制备工艺的Fe-Ga薄膜的微结构和磁性能研究Themicro-structureandmagneticpropertiesofFe-GathinfilmswithdifferentpreparationAbstractThispaperpresentastudyofthegrowthandmagneticpropertiesofFe-G

5、athinfilmsdepositedonSi(100)substratesandbythedcmagnetronsputteringmethodwithvariousdepositionparameters.ThestructureandmagneticpropertiesofFe-GathinfilmshavebeeninvestigatedbyusingX-raydiffractionanalysis(XRD),scanningelectronmicroscope(SEM),physicalpropertymeas

6、urementsystem(PPMS).Theinfluencesofthedepositionparameterssuchassputteringpower,substrate’stemperatureandsputteringdurationonthemicro-structureandmagneticpropertiesofFe-Gathinfilmswerediscussed.XRDresultsshowthatallsamplesexhibiteda(110)disorderedbccstructurewith

7、aphasestructureofA2.Thecrystallitesizeincreaseswithincreaseinthesputteringpower,amoderatesputteringpowerwillbeconducivetoabettercrystallization.Whenraisethesubstrate’stemperature,theFe-Gafilm’scrystallitesizeissignificantlylargerandcontributestobettercrystallizat

8、ion.Also,increasingthesputteringdurationishelpfultoFe-Gathinfilms’crystallizationwithinacertainrange.TheEDSanalysesshowthatthecompositionoftheFe-Gathinfilmsisn