Cu薄膜结构及形貌的影响-论文.pdf

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1、中国科学：物理学力学天文学2013年第43卷第1期：48—53《中国科学》杂志社SCIENTIASINICAPhysica．Mechanica＆Astronomicaphys．scichina．comSCIENCECHINAPRESSCr缓冲层对SmCo／Cu薄膜结构及形貌的影响方庆清①②，张启平①②，王伟娜①②，李金光①②，张瀚铭①②，丁琼琼①②，吕庆荣①②，刘艳美①②，王璨①②①安徽大学物理与材料科学学院，合肥230039；②安徽大学光电信息获取与控制教育部重点实验室，合肥230039联系人，E—mail

2、：physfangqq@126．com收稿日期：2012—02—19；接受日期：2012—10．23教育部高等学校博士学科点专项科研基金(编号：20093401110004)~安徽省教育厅重点科研基金(编号：20110114177)资助项目摘要研究了不同厚度SmCo薄膜的结构以及cr缓冲层对SmCo／Cu薄膜结构、形貌及性能的影响．结果表明，对于较厚的SmCo薄膜，延长退火时间可有效提高样品的结晶度；Cr缓冲层能够提高样品表面的平整度，降低SmCo平均晶粒尺寸，增强SmCo(O02)~射峰与Cu(1l1)衍射

3、峰强度之比(尺)，从而提高样品的磁性能．同时发现，SmCo／Cu薄膜的磁性能可以通过调节Cr缓冲层厚度进一步得到优化，其中通过调控缓冲层厚度提高值，形成Cu(111)与SmCo(002)织构，是提高SmCo5／Cu薄膜磁性的关键所在．关键词SmCo薄膜，缓冲层，织构，形貌PACS：68．37．Hk，75．50．Vv，75．70．一i，81．15．一Zdoi：】0．】360／】32012．】57SmCo稀土永磁材料因其优异的磁性能而受到磁性层厚度、沉积温度以及晶粒的尺寸都会影响其结广泛关注．高居里温度(Tc)以

4、及良好的抗腐蚀性能构及性能9,10]．Zhang等人¨报道了钽(Ta)种子层可(与CoCr合金相当)使得SmCo在高温以及其他特殊以降低Cu层的不平整度，提高SmCo／Cu薄膜的矫顽环境中也有良好的应用前景⋯．近来，许多学者通过力．Kato等人[9的研究表明铷(Ru)层也能细化cu层的物理和化学方法制得了SmCo薄膜l2】．在高性能晶粒，从而获得高度织构化的SmCo薄膜．SmCo薄膜的制备过程中，衬底材料以及沉积温度是本文采用铬(Cr)作为SmCo／Cu薄膜的缓冲层，非常重要的因素l6】．Ohtake等人[7

5、l用分子束外延法在就不同厚度SmCo薄膜的结构以及cr层对SmCo磁Cu衬底上制备了SmCo的垂直各向异性膜，并通过性层结构、形貌及性能的影响进行了深入研究．研究高能电子衍射法研究了SmCo薄膜的生长方式．发现，加入Cr层之后，促进了薄膜晶粒细化，样品的Sayama等人l8用直流磁控溅射法在cu衬底上制备出矫顽力得到了改善，当Cr层厚度控制在3nm时，垂垂直各向异性的SmCo薄膜，并且研究了Cu底层厚直膜面矫顽力HcJ_可控制在850Oe(1Oe=79．577A／m)度对SmCo结构及性能的影响．对于SmCo

6、薄膜而言，左右，适合于垂直磁记录材料的应用．引用格式：方庆清，张启平，王伟娜，等．Cr缓冲层对SmCo／Cu薄膜结构及形貌的影响．中国科学：物理学力学天文学，2013，43：48_53FangQQ，ZhangQP，WangWN，eta1．EffectsofCrbufferlayeronthestructureandorphologyofSmCo／Cuthinfilms(inChinese)．SciSin—PhySMechAstron，2013，43：48-53，doi：10．1360／132012—1570∞

7、0∞0∞O∞O加中国科学：物理学力学天文学2013年第43卷第1期1实验研究结晶度．这与Morisako等人l】的研究结果一致．我们用扫描电子显微镜(SEM)观察了SmCo(x样品的制备采用纯度为99．99％的Sm，Co，Cu和nm)／Cu／Crfynm)薄膜的形貌，如图2(a)一(d)所示．图Cr金属靶材．采用脉冲激光沉积法(PLD)在玻璃衬底2(a)一(c)中样品退火时间()是30min，图2(d)中样品上制备SmCo(3onm)／Cu／Cr(0，1，2，3，5nm)#HSmCo退火45min．图2(a)

8、和(b)中的薄膜样品表面平整，平均(25，30，45，60nm)／Cu／Cr(3nm)薄膜，所有样品中Cu晶粒大小分别为25nln和20nnl左右．这比Speliotis底层厚度均为100am．靶材与基片距离d=50mm，等人Il在450。C制备的SmCo／Cr晶粒尺寸(100--400激光能量Epulse=190mJ／pulse，频率f=8Hz，本底真空nm)要小的多，表明Cu底层比Cr底层上制得