资源描述：
《直流磁控溅射生长氮化铁薄膜的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、吉林大学硕士论文摘要多年来，铁氮化合物因具有优异的软磁性能和良好的耐腐蚀和抗氧化性，是理想的磁记录介质和磁感元件材料，受到人们的广泛关注。其中a"-Fe,,N,相被称为“巨磁矩”相，是最受注目、也是研究者们研究最多的化合物相，根据Kim和Takahashi的早期研究结果，a”-Fe,,N，相的饱和磁化强度可高达2.78T(297emulg),远高于3d过渡金属Fe-Co系中Fe.-,Co..,的饱和磁化强度(2.45T)。但是a”-Fe,6N2是亚稳相，高温下将分解为。-Fe和丫‘-Fe,N组成的混合物
2、。此外，近年发现的FeN无磁性化合物相也引起了学者们的注意，因为它具有很强的共价键，其Fe原子不易在“FeNls'FeN组成的多层膜中扩散，所以被很多人认为是同步辐射核布拉格单色器的合适材料。然而，经研究发现FeN单相是很难获得的。此外，薄膜材料的生长机制一直是人们所关注的问题，生长机制往往决定了薄膜结构及性质。目前，人们采用动力学标度方法研究薄膜材料的生长机制。通常根据粒子沉积所遵循的生长指数规律将这些模型加以分类，往往将具有相同或相似生长指数的模型归属于同一生长“普适类”。目前还没有关于氮化铁薄膜材
3、料生长机制的研究报道。泞/0州吉林大学硕士论文本实验采用直流磁控溅射制备Fe-N薄膜，采用硅酸钠玻璃衬底，以Ar+N,作为放电气体。在其它参数一定情况下，保持氢气流量(47.3Sccm)不变，改变氮气流量分别为70.9,47.3,20.1,5.4,2.5,OSccm，即使氮气流量占总流量的比值(N,/(N,+Ar))分别改变为60%,50%,30%,10%,0，制备了一系列Fe-N薄膜。对所得样品通过X射线衍射(XRD)、低角X射线散射(GISAXS)和非对称衍射(GIAXD)进行了结构表征，通过X射线
4、光电子能谱分析仪(XPS)来对其进行定量成分分析，采用原子力显微镜(AFM)进行了薄膜表面的形貌表征，采用SQUIDS设备对薄膜的磁性性能进行了表征，此外，采用Family的动力学标度方法，定量运用标度指数来描述了Fe-N薄膜微观动力学生长机制。我们得到以下几点结论:1.不同氮气流量比下得到不同成分的薄膜。在氮气流量比为60%,50%,30%三种情况下均获得了具有面心立方ZnS型结构的Y’‘-FeN单相;当氮气流量比为10%时，所得试样为具有密排六方结构的:-Fe,N单相;当氮气流量比降低到5%时，所得
5、薄膜样品是由。-Fe,N,FeN,_a,6以及a”-Fe,6N2组成的多相薄膜;当氮气流量比为0时，所制备薄膜为。-Fe纯铁膜。2.在氮气流量占总流量的比值N分别为60%,50%,30%,10%,5%的情况下，所得薄膜晶粒尺寸均在100--200nm。而且对于N为60%,吉林大学硕士论文50%,30%时，此时样品均为Y“-FeN单相，其晶粒度随氮流量减少呈减小趋势，而且在氮气流量比为30%时所得样品晶粒度最小。这个规律与XRD的结果吻合得很好。3.在其他条件与溅射时间一定的情况下，随着氮气流量的增大，薄
6、膜表面光滑度增大，即粗糙度减小。值得一提的是，在氮气流量为50%(2.17nm)和60%伦.07nm)时所得样品表面粗糙度和衬底表面粗糙度(1.97nm)很接近，很适合于应用在同步辐射核布拉格单色器上。4.在氮气流量比为60%,50%,30%时所得薄膜试样室温下均是无磁性物质。氮气流量比为10%时所得薄膜样品的饱和磁化强度127.6emu甩，矫顽力大小为1600e;氮气流量比为5%时所得薄膜的饱和磁化强度为245.7emu/g,高于纯铁薄膜的饱和磁化强度值，矫顽力大小为3200es氮气流量比为0时所得薄
7、膜样品的饱和磁化强度为212.8emu/g,矫顽力大小为950e.5氮气流量为5%时薄膜的生长机制对应改进KP2模型:氮气流量为10%时薄膜的生长机制没有和任一现有模型对应:氮气流量为30%时薄膜的生长机制和限制性的固体一固体沉积生长模型相对应。_L述三种氮气流量比下虽然具有不同的标度指数，但所得的生长指数0和粗糙度指数。都分别在0.2-<0(0.56和0.2毛“(1.0范围内，而且住千。/13~2，沉积薄膜的微观生长机制都统一对应非线性生吉林大学硕士论文长的KPZ普适类，在KPZ普适类生长过程中不可避
8、免地存在着“边路”生长现象、空位和其它缺陷，而且薄膜生长过程中的弛豫靠解吸完成。AbstractOvertheyears,thinfilmsofFe-Ncompoundshavebeenwidelystudied.SomeofF-Ncompoundsassumeexcellentmagneticproperties,abrasionresistanceandoxidationresistance.Amongthesecompounds,a"
