Ni50Mn37In13磁驱动形状记忆合金薄膜中的交换偏置-论文.pdf

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1、第43卷第1期稀有金属材料与工程Vo1．43，No．12014年1月RAREMETAL～【ATERIALSANDENGINEERINGJanuary2014Ni50Mn37In13磁驱动形状记忆合金薄膜中的交换偏置周广宏，一，潘旋，朱雨富，王寅岗2(1．淮阴工学院江苏省介入医疗器械研究重点实验室，江苏淮安223003)r2．南京航空航天大学，江苏南京210096)摘要：研究了磁场冷却前后Ni。Mn37Ins磁驱动形状记忆合金薄膜在低温下的磁学行为。结果表明：磁场冷却后的Ni50Mn37Inl3薄膜在10K温度下表现出一定的交换偏置效应。在特征温度乃以下，

2、零场冷却状态下的NisoMn37In13合金处于超自旋玻璃态，而经磁场冷却后发生了从自旋玻璃态向磁有序的超铁磁结构的变化。超铁磁结构中的超铁磁团簇与反铁磁基体构成了铁磁，反铁磁耦合，从而导致了交换偏置的产生。关键词：交换偏置；磁驱动形状记忆合金：薄膜中图法分类号：TG146．4；0441．2文献标识码：A文章编号：1002185X(2014)01一O130-051996年以来，以NiMn基Heusler合金为代表的磁薄膜中的交换偏置现象未见报道，本工作研究了场冷后驱动形状记忆合金逐步引起了人们的关注。磁驱动形状的Ni5oMn37In13薄膜在低温下的交换

3、偏置现象，并对其记忆合金不仅具有传统温控形状记忆合金的形状记忆形成机理做了初步探讨。效应，还同时具有压电陶瓷和磁致伸缩材料响应频率快1实验(约1000Hz)的优点，有望成为下一代磁控驱动装置或传感器用智能材料。1956年，Meiklejohn和Bean[1JNi50Mn37In13磁驱动形状记忆合金薄膜是利用直首次在Co／CoO双层膜中，发现了交换偏置效应，并指流溅射法在单晶Si(100)衬底上沉积得到的。溅射用的出交换偏置效应来源于相邻的反铁磁层材料和铁磁层靶材采用真空电弧熔炼工艺制取，其名义化学式为材料界面处未抵消的磁矩间的交换耦合作用[2’3】。随

4、后，Ni50Mn37In13。沉积工艺参数为：背底真空优于5．6X在一些由于存在相分离而形成铁磁团簇的稀土锰氧化10击Pa，工作气压为0-3Pa，基体加热温度为623K，物体系中也发现了交换偏置现象，并认为该交换偏置来Ar流量为20cm／min，溅射功率为80w，沉积速率源于材料中铁磁团簇与类自旋玻璃间的相互作用[4,51。约为3nm／min，靶材和衬底之间的距离为45mm。沉近年来，人们在NiMn基Heusler合金的磁驱动形积结束后，置于真空炉中753K温度下退火0．5h，然状记忆合金中也观察到了交换偏置现象。Khan等[6]在5后实行控温冷却至室温

5、，冷却速率不高于5K／min。T的磁场作用下，在富Mn的NiMnSn、NiMnSb块状薄膜的金相组织采用AxioImagerAlm型数字金合金中观察到了18km／m的交换偏置，他们认为，这相显微镜观察，截面形貌采用JSM．6300F型场发射扫是由于在合金中存在着铁磁和反铁磁的交换耦合作用。描电镜观察。薄膜的结构分析采用Bruker的D8Pathak等[17J报道了在NiMnln块状合金中观察到了交换Advance型x射线衍射仪用Detectorscan模式进行测偏置现象。Jing等l鄙同样也在NiMnln块状合金中观察试，入射角为3。。测试条件：Cu靶，

6、KdX射线，波到了交换偏置效应，并认为交换偏置主要来源于材料内长=0．15406am，加速电压为40kV，电流为40mA。部化学成分的不均匀性，导致了低温下铁磁性相与反铁薄膜的磁性测量采用带有VSM模块的物理性能测量磁相共存的局面。基于NiMnln磁性薄膜的磁电子器件系统(physicalpropertymeasurementSystem，PPMS)和磁敏感单元具有体积小、灵敏度优及信噪比高等优点测试。为消除PPMS中超导磁体的剩磁，每次测量前而在微机电系统得到了广泛应用，但有关NiMnln磁性均采用磁场振荡的方式让磁场从800km／m衰减至0。收稿日期

7、：2013．01．18基金项目：国家自然科学基金(51175212)；江苏省自然科学基金(BK2012668)作者简介：周广宏，男，1970年生，博士，教授，淮阴工学院江苏省介入医疗器械研究重点实验室，江苏淮安223003，电话：0517．83559130，E-mail：nanhang1227@gmail．com稀有金属材料与工程第43卷。C二‘u‘1．0之．．．．／’0．02ב。-—鑫．1．0g．．／／‘0__’n-800-4000400800Field／kA．m一图4Ni50Mn37Inl3薄膜零场冷后在不同温度下测得的磁滞回线Fig．4Hyste

8、resisloopofNisoMn37In13filmafterzerofiel