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NdFeB/Mo多层膜的制备与磁性能研究

作　者: 郭在在
导　师: 傅宇东
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 材料学
关键词: 磁控溅射 NdFeB/Mo多层膜 晶化处理 垂直磁各向异性
分类号: TM273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文通过熔炼法制备NdFeB靶材并采用磁控溅射法制备了NdFeB单层膜以及NdFeB/Mo交替多层膜,利用SEM、AFM、XRD、VSM等方法,测定了薄膜的沉积速率、表面形貌、相结构和磁性能,同时分析了交替多层膜结构和晶化处理对NdFeB/Mo膜的微观结构及磁学性能的影响。实验结果显示,NdFeB单层膜的沉积速率、表面形貌及相结构与溅射功率、溅射气压密切相关。薄膜的沉积速率随磁控溅射功率的增加而增加,薄膜表面晶粒尺寸和表面粗糙度随溅射功率增加而增大。沉积速率随溅射气压的升高先增大后减小；NdFeB多层膜的磁性能随调制周期的变化发生改变。当调制周期n=10, NdFeB层厚度为216nm,Mo层厚度为7nm时,薄膜磁性能最佳,即Hc⊥=1297Oe, Mr/Ms=0.37。后续退火可以使溅射态非晶的NdFeB/Mo多层膜晶化出Nd2Fe14B相。SEM与AFM观察发现晶化处理后薄膜更加平整、致密。经过适当晶化处理的多层膜具有较高的矫顽力、剩磁比和良好的垂直磁各向异性。分析表明,NdFeB单层膜由于熔炼的NdFeB合金靶材磁性不高,几乎没有呈现出磁性能；而通过在多层膜结构中添加一定厚度的间隔层Mo,构成NdFeB/Mo纳米晶复合磁体,可以有效改善薄膜的磁性能。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-21
  1.1 课题背景与研究意义  11-12
  1.2 NdFeB稀土永磁合金  12-13
    1.2.1 NdFeB稀土永磁合金的制备方法  12
    1.2.2 NdFeB稀土永磁合金的研究进展  12-13
    1.2.3 NdFeB稀土永磁合金的应用  13
  1.3 NdFeB永磁薄膜  13-20
    1.3.1 NdFeB永磁薄膜的制备  13-15
    1.3.2 NdFeB永磁薄膜的研究进展  15-19
    1.3.3 NdFeB永磁薄膜的应用  19-20
  1.4 本文研究目的和主要研究内容  20-21
    1.4.1 本文研究目的  20
    1.4.2 本文主要研究内容  20-21
第2章 实验及表征方法  21-26
  2.1 NdFeB靶材的制备  21-22
    2.1.1 实验材料  21
    2.1.2 实验设备  21
    2.1.3 制备方法  21
    2.1.4 表征方法  21-22
  2.2 NdFeB薄膜的制备  22-25
    2.2.1 实验材料  22
    2.2.2 实验设备  22-23
    2.2.3 制备方法  23-24
    2.2.4 表征方法  24-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章 NdFeB合金靶材的熔炼及其组织性能研究  26-34
  3.1 靶材的熔炼  26-29
    3.1.1 靶材的熔炼要求  26
    3.1.2 靶材熔炼设备  26-27
    3.1.3 靶材的制备工艺  27-29
  3.2 铸态NdFeB组织及性能研究  29-33
    3.2.1 铸态NdFeB微观组织结构及物相分析  29-31
    3.2.2 铸态NdFeB的磁性能  31-33
  3.3 本章小结  33-34
第4章 制备工艺对NdFeB薄膜形貌及相结构的影响  34-55
  4.1 引言  34
  4.2 工艺参数对薄膜组织成分的影响  34-41
    4.2.1 缓冲层对NdFeB薄膜相结构的影响  34-37
    4.2.2 靶材成分对NdFeB薄膜相结构的影响  37-39
    4.2.3 溅射功率对薄膜组织成分的影响  39-40
    4.2.4 溅射气压对薄膜组织成分的影响  40-41
  4.3 工艺参数对沉积速率的影响  41-43
    4.3.1 溅射功率对沉积速率的影响  41-42
    4.3.2 溅射气压对沉积速率的影响  42-43
  4.4 工艺参数对表面形貌的影响  43-47
    4.4.1 溅射功率对表面形貌的影响  43-45
    4.4.2 溅射气压对表面形貌的影响  45-47
  4.5 晶化处理对NdFeB薄膜形貌及相结构的影响  47-52
    4.5.1 晶化处理对NdFeB薄膜表面形貌的影响  47-50
    4.5.2 晶化处理对NdFeB薄膜组织结构的影响  50-52
  4.6 薄膜表面粗糙化机理分析  52-53
  4.7 本章小结  53-55
第5章 NdFeB/Mo多层膜的相结构及磁性能  55-85
  5.1 引言  55-56
  5.2 NdFeB/Mo多层膜的制备  56-57
  5.3 调制周期为5的NdFeB/Mo多层膜  57-66
    5.3.1 NdFeB薄膜的相结构  57-59
    5.3.2 NdFeB薄膜的微观形貌  59-60
    5.3.3 NdFeB薄膜的磁性能  60-63
    5.3.4 NdFeB厚膜的相结构  63-64
    5.3.5 NdFeB厚膜的磁性能  64-66
  5.4 调制周期为10的NdFeB/Mo多层膜  66-75
    5.4.1 NdFeB薄膜的相结构  67-68
    5.4.2 NdFeB薄膜的微观形貌  68-69
    5.4.3 NdFeB薄膜的磁性能  69-71
    5.4.4 NdFeB厚膜的相结构  71-73
    5.4.5 NdFeB厚膜的磁性能  73-75
  5.5 晶化处理对NdFeB/Mo多层膜的影响  75-82
    5.5.1 晶化处理对多层膜相结构的影响  76-77
    5.5.2 晶化处理对多层膜表面形貌的影响  77-80
    5.5.3 晶化处理对多层膜的磁性能影响  80-82
  5.6 纳米晶复合多层膜磁性能与理论值差异分析  82-83
  5.7 本章小结  83-85
结论  85-87
参考文献  87-96
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  96-97
致谢  97

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 磁性材料、铁氧体 > 永磁材料、永久磁铁
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