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NdFeB永磁薄膜由于具有潜在的优异性能和商业价值而备受青睐。本论文对NdFeB稀土永磁薄膜近几年来的研究进展作了详细介绍,主要包括制备方法、膜层结构、矫顽力机制、添加元素、热处理工艺、磁性能等方面。
本论文采用直流磁控、射频磁控溅射方法制备了Si/NdFeB,Si/Ti/NdFeB,Si/NdFeB/Ti,Si/Ti/NdFeB/Ti系列薄膜,研究了溅射功率、溅射气压、退火热处理对薄膜微结构、表面形貌和磁性能的影响。用X射线衍射仪(XRD)对样品进行了物相和结构分析,用能谱仪(EDS)分析了样品的成分均匀性,用场发射扫描电镜(FE-SEM)和原子力显微镜(AFM)观测了样品的表面形貌,用振动样品磁强计(VSM)测试了样品的磁性能。主要结论如下:
1.溅射功率为100w、溅射气压为1Pa条件下制备的Si/NdFeB薄膜是非晶的,经不同温度热处理后膜表面形成柱状晶,且生长方向垂直于薄膜表面,但是薄膜表面形态不均匀,有粗大颗粒出现。
2.对于Si/Ti/NdFeB/Ti结构薄膜,溅射气压为1.5Pa条件下,NdFeB层溅射功率为50w的样品经650℃真空热处理之后的矫顽力比70w、100w样品的矫顽力高,方形度也较好。
3.NdFeB层溅射功率为70w,溅射气压为1.5Pa条件下所制备的[Si/Ti/NdFeB/Ti]结构薄膜经650℃退火处理后呈现明显的垂直磁各向异性。
4.NdFeB层溅射功率为100w,溅射气压为1.5Pa条件下,Si/Ti/NdFeB/Ti,Si/Ti/NdFeB,Si/NdFeB/Ti,Si/NdFeB四种结构类型的薄膜经650℃退火处理后结果表明Si/NdFeB的矫顽力最高,Ti层没有起到有效作用,认为是NdFeB层和Ti层厚度匹配不合适,发生耦合作用影响了薄膜的磁性能。