Ag层厚度对NiCo/Ag多层膜的微结构及磁学性能的影响

【作者】 艾家和； 耿魁伟； 杨国华； 曾飞； 高阳； 潘峰；

【机构】 清华大学材料科学与工程系先进材料教育部重点实验室；

【摘要】 磁性多层膜常表现出许多与众不同的磁学及其它物理性质,如层间交换耦合、垂直磁各向异性、巨磁电阻和磁光Kerr效应等性质,因而倍受人们瞩目。它们不仅衍生出了一些全新的物理机制,而且还具有重要的高科技应用前景,如用具有GMR效应的多层膜可作为超高密度磁盘的读出磁头、磁随机存储器、磁传感器等;而用具有增强磁光效应的多层膜可作为新型磁光存储介质等。到目前为止,已研究过的磁性多层膜系统较多,并且,这些系统的组元材料大多数是金属单质。从文献报道来看,磁性多层膜的性能不仅取决于其组元材料,还受它的微观结构的影响。因此,本文使用NiCo二元合金作为磁性层,通过磁控溅射方法制备出一系列具有不同Ag层厚度的NiCo/Ag多层膜,采用SEM、XRD和TEM分析NiCo/Ag多层膜的微结构、VSM测试其磁学性能,研究了Ag层厚度对NiCo/Ag多层膜微结构进而对其磁学性能的影响规律。研究结果表明,NiCo/Ag多层膜中NiCo层在FCC的Ag层上准外延生长为亚稳结构相。该多层膜的晶粒尺寸明显地随着Ag层厚度增加而增大,当Ag层厚度为1.0nm,多层膜是由约为5nm大小纳米晶所组成;当Ag层厚度增加到3.6nm时,多层膜的晶粒尺寸增大到50 nm左右。将NiCo层厚度固定为1.8nm时,Ag层厚度的变化对NiCo/Ag多层膜的磁学性能有很强的影响,当Ag层厚度为1.0 nm时,其易磁化轴倾向于垂直于膜面;当Ag层厚度为2.0 nm时,它的易磁化轴平行于膜面;当Ag层厚度增厚为3.0 nm及其以上时,多层膜表现出超顺磁特性。更多还原