倾斜溅射和Nd掺杂对CoZr薄膜高频软磁性能的影响

摘要

本文主要围绕倾斜溅射和Nd掺杂对CoZr薄膜高频软磁性能的影响开展了系统的研究。分别利用振动样品磁强计(VSM)、矢量网络分析仪（VNA）、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)对薄膜进行了静态磁性能、动态磁性能、沉积速率、表面形貌以及物相成份的表征。同时发展了利用LLG方程分析薄膜磁化动力学参数规律的方法。
　　研究发现:倾斜溅射方案一中，CoZr薄膜的各向异性场、矫顽力和铁磁共振频率随着溅射倾斜角度的增大都有上升的趋势。同时随着生长磁场的增大，CoZr薄膜的铁磁共振频率和矫顽力也都随之增大。100Oe生长磁场、8°溅射角获得fr=2.4GHz、Hce=17Oe的最优质高频软磁CoZr薄膜。
　　倾斜溅射方案二中，CoZr薄膜的各向异性场和铁磁共振频率都随着溅射倾斜角度的增大而增大，但其矫顽力随溅射角度并没有明显的变化。100Oe生长磁场、42°溅射角获得fr=2.8GHz、H=20Oe的最优质高频软磁CoZr薄膜。
　　Nd掺杂CoZr薄膜实验中，Nd和Zr分别与Co形成了NdCo2和CoZr4的化合物相。稀土元素Nd的掺杂，细化均匀了Co基薄膜的晶粒，降低了Co基薄膜的表面粗糙度。稀土元素掺杂后CoZrNd薄膜都具有较明显的各向异性场。少量稀土元素掺杂有利于降低薄膜的矫顽力，过量掺杂反而会增大薄膜的矫顽力。少量稀土元素掺杂有利于增加薄膜的铁磁共振频率，过量掺杂反而会减小薄膜的铁磁共振频率。综合比较可以发现CoZr1Nd2这种掺杂比例下能够获得fr=2.92GHz、Hce=22Oe的最优质高频软磁薄膜。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 软磁金属薄膜

1．2．1 单层膜

1．2．2 多层膜

1．2．3 CoZr基软磁金属薄膜

1．2．4 软磁薄膜的重要参数

1．3 倾斜溅射技术

1．4 稀土元素掺杂

1．4．1 CaCu5型晶体结构

1．4．2 稀土元素(RE)-过渡族(TM)化合物的交换耦合作用

1．5 本文的研究意义及内容

2 实验过程和方法

2．1 样品制备

2．1．1 样品制备基本步骤

2．1．2 磁控溅射的原理

2．2 样品表征

2．2．1 磁滞回线表征

2．2．2 磁导率表征

2．2．3 物相成分分析

2．2．4 表面形貌分析

2．3 薄膜沉积速率测量

2．4 Landua-Lifshitz-Gilbert方程

3 倾斜溅射对CoZr薄膜高频软磁性能的影响

3．1 实验方案一

3．1．1 CoZr薄膜静态磁性能表征

3．1．2 CoZr薄膜动态磁性能表征

3．1．3 CoZr薄膜磁化动力学参数规律

3．2 实验方案二

3．2．1 CoZr薄膜静态磁性能表征

3．2．2 CoZr薄膜动态磁性能表征

3．2．3 CoZr薄膜磁化动力学参数规律

3．3 本章小结

4 稀土元素Nd掺杂对CoZr薄膜高频软磁性能的影响

4．1 实验方案图

4．2 稀土元素Nd掺杂CoZr薄膜XRD及能谱分析

4．3 稀土元素Nd掺杂CoZr薄膜表面形貌分析

4．4 稀土元素Nd掺杂CoZr薄膜静态磁性能表征

4．5 稀土元素Nd掺杂CoZr薄膜动态磁性能表征

4．6 稀土元素Nd掺杂CoZr薄膜磁化动力学参数规律

4．7 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录