CoX（X=Zr,Cr）FeSi赫斯勒合金薄膜材料的制备及性能研究
发布时间：2021-06-25 07:21
赫斯勒合金材料凭借其高自旋极化和可调控的电子结构等优点在自旋电子学理论及器件应用上受到广泛关注。Co基赫斯勒合金是其中的热点研究体系之一。本文在四元Co基赫斯勒合金新材料体系的理论计算预测基础上,通过真空电弧熔炼和物理气相沉积技术制备得到CoZrFeSi合金块材和系列薄膜材料。研究结果表明该新材料体系具有优异的磁性能,取得的主要成果如下:CoZrFeSi合金块材结晶度高,未退火时形成A2型结构,退火后部分向B2型结构转变。退火及冷却方式对样品结构和磁性影响较大。电阻-温度曲线的拟合结果表明该合金可能具有室温下的半金属性,符合理论计算预测。另外,该合金具有非常小的矫顽力和饱和磁化强度,可以显著降低材料工作时的磁滞损耗。因此,在磁性材料和自旋电子器件领域有很好的应用前景。CoZrFeSi系列多层膜结晶度低,退火对其结晶度影响不大。Zr、Si的插入削弱Fe/Co之间的铁磁耦合,并大大降低材料的磁滞损耗。退火能有效提高CoZrFeSi多层膜材料磁阻效应表现。与已经商业化的FeCo薄膜相比,CoZrFeSi多层膜在大幅度降低矫顽力和净磁矩的前提下,室温和高温下的磁阻效应并没有明显减退,更具有性能...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２能带结构示意图??ａ非磁性金属ｂ磁性金属??
发现的一类有着高度有序晶体结构的金属间化合物。通常情况其化学组成形式可??用Ｘ２ＹＺ表示，Ｘ和Ｙ通常为过渡金属元素而Ｚ是主族元素。目前，己有关于??赫斯勒合金元素构成种类的相关报道，图１－３将Ｘ、Ｙ和Ｚ可能的元素组成清楚??展示出来?ＣＴ．Ｇｒａｆ，?２０１１）：??＂ＴＴ｜?Ｘ２ＹＺ?Ｈｅｕｓｌｅｒ?ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ?［Ｔｉｅ??２．２０??ｌｌｌ＝ｇ?１＝１?Ｃ?Ｉ?Ｎ?Ｉ?Ｑ?１?Ｆ?￣Ｎｅ??Ｊ２．５５?３．０４?３?４４?３．９８??ＴｌａＢＢ?Ｐ?￣Ｓ￣＂ｃＴＡｒ??ＩｍＢＲｊ?２．５８?３．１６???Ｋ?Ｉ?Ｓｅ?Ｂｒ?Ｋｒ??０．８２?１．００Ｉ?２．５５?２．９６?３．００??而?Ｓｒ＾?ｉ?？?４?Ｓ丁ｌ?ｌ?ｎ￣￣￣￣￣ｊＴｅ??０．８２?：?ｌｂ?２．６６?２．６０??Ｃｓ?Ｂａ?＼?ＣｊＲｅ?Ｔｌ?Ｉ?Ｐｏ?Ａｔ?Ｒｎ??０．７９?０．８９?＼?ＨＣＴ?ＶＳｏＢＢＩ?１．９０?２．２０ＷＪＰ＾Ｖ＾＾－＇：?］?１，９〇ｊ?１?８〇ＥｍＥ３?２?００?２?２０??ＷＲａ＼＼??０．７０?０．９０?＼?＼??＇＇ｔＳＥＢＳＱＢＥｌｉｉｉｉＥＢ１．２０ＤＳ！ＢＢＸ＾Ｋ??ＡｃｌＴｈｌＰａ?ＵｌＮｐ?Ｐｕ?ＡｍＣｍ?Ｂｋ?Ｃｆ｜Ｅｓ｜ＦｍｊＭｄ?Ｎｏ＾??＼?１．１Ｑ｜１．３０｜１．５０?１．７Ｑ｜１．３０?１．２８?１?１３?１．２８?１．３０?１．３〇｜?１?３〇｜?１．３〇｜?１．３０?１．３０｜１３０??图１－３?Ｈｅｕｓｌｅｒ合金构成元素表?
元素种类的多元化也将导致不同的原子占位以及多样的晶格结构。以该类材料中??具有代表性的Ｃｏ基Ｈｅｕｓｌｅｒ合金为例，就有四种不同的晶格结构（Ｓ．Ｔｒｕｄｅｌ，??２０１０）。图１－４就是Ｃｏ基Ｈｅｕｓｌｅｒ合金的晶格结构示意图。??麵麵??Ｌ２，：?Ｃｏ２Ｍ?Ｚ?巳２：?Ｃｏ．Ｍ，Ｚ??麵画??Ｄ０３：?Ｚ?Ａ２：?Ｃｏ，Ｍ＇Ｚ??图１－４?Ｃｏ基Ｈｅｕｓｌｅｒ合金的晶格结构??四种结构中Ｌ２ｌ相是最有序的，Ｃｏ原子的位置在立方晶胞的（１／４，?１／４，?１／４）??处，Ｍ’和Ｚ原子占据的位置分别是（１／２，?１／２，１／２）和（０，?０，０）处。在此基??础上不同位置的原子进行位置调换就可以形成组分相同而晶格结构不同的其他??晶相，与此同时原子的排列有序度也会下降。Ｂ２相就是在Ｌ２ｉ相基础上保持Ｃｏ??的位置不变，Ｍ’和Ｚ原子之间以完全一致的概率随机交换位置得到的，即二者??在（１／２
【参考文献】：
期刊论文
[1]热处理方式对MIMFe-50Ni合金磁性能的影响[J]. 朱彩强,符志坚,何浩,熊亮,李益民. 粉末冶金材料科学与工程. 2013(03)
[2]退火处理对Dy4(Co21Cu79)96颗粒膜结构和巨磁电阻效应的影响[J]. 武小飞,成钢,陈伟,杜玉松,马垒,耿胜董,张跃强,顾正飞. 四川大学学报(自然科学版). 2012(06)
[3]AZO透明导电薄膜的制备[J]. 刘丹妮,史永胜,马猛飞,杨巍巍,杨若欣. 电子元件与材料. 2012(06)
[4]基片温度对Ni80Fe20薄膜结构和各向异性磁电阻的影响[J]. 王合英,沙文杰,陈欢,孙文博. 金属功能材料. 2007(02)
[5]半导体自旋电子学功能材料的研究进展[J]. 都有为. 功能材料信息. 2006(04)
[6]自旋电子学功能材料进展[J]. 都有为. 世界科技研究与发展. 2006(04)
[7]磁电子学器件应用原理[J]. 蔡建旺. 物理学进展. 2006(02)
[8]生长温度对L-MBE法制备的ZnO薄膜性能的影响[J]. 徐庆安,张景文,杨晓东,巨楷如,贺永宁,侯洵. 人工晶体学报. 2006(02)
[9]退火对反应磁控溅射制备ITO薄膜性能影响[J]. 许旻,邱家稳,贺德衍. 真空科学与技术. 2003(03)
硕士论文
[1]半金属性赫斯勒合金Co2FeAl的静态及动态磁性研究[D]. 陈振东.兰州大学 2017
[2]锰系赫斯勒合金磁性能研究[D]. 史航.电子科技大学 2015
[3]Co2Mn1-xTixSi赫斯勒合金的制备与磁性及FMR谱线展宽原理[D]. 姚玥璘.兰州大学 2014
[4]溅射法制备NiZn铁氧体薄膜工艺技术研究[D]. 赵晓宁.电子科技大学 2009
[5]磁控溅射法制备ZnO薄膜及特性研究[D]. 张秀芳.哈尔滨理工大学 2009
本文编号：3248778
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２能带结构示意图??ａ非磁性金属ｂ磁性金属??
发现的一类有着高度有序晶体结构的金属间化合物。通常情况其化学组成形式可??用Ｘ２ＹＺ表示，Ｘ和Ｙ通常为过渡金属元素而Ｚ是主族元素。目前，己有关于??赫斯勒合金元素构成种类的相关报道，图１－３将Ｘ、Ｙ和Ｚ可能的元素组成清楚??展示出来?ＣＴ．Ｇｒａｆ，?２０１１）：??＂ＴＴ｜?Ｘ２ＹＺ?Ｈｅｕｓｌｅｒ?ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ?［Ｔｉｅ??２．２０??ｌｌｌ＝ｇ?１＝１?Ｃ?Ｉ?Ｎ?Ｉ?Ｑ?１?Ｆ?￣Ｎｅ??Ｊ２．５５?３．０４?３?４４?３．９８??ＴｌａＢＢ?Ｐ?￣Ｓ￣＂ｃＴＡｒ??ＩｍＢＲｊ?２．５８?３．１６???Ｋ?Ｉ?Ｓｅ?Ｂｒ?Ｋｒ??０．８２?１．００Ｉ?２．５５?２．９６?３．００??而?Ｓｒ＾?ｉ?？?４?Ｓ丁ｌ?ｌ?ｎ￣￣￣￣￣ｊＴｅ??０．８２?：?ｌｂ?２．６６?２．６０??Ｃｓ?Ｂａ?＼?ＣｊＲｅ?Ｔｌ?Ｉ?Ｐｏ?Ａｔ?Ｒｎ??０．７９?０．８９?＼?ＨＣＴ?ＶＳｏＢＢＩ?１．９０?２．２０ＷＪＰ＾Ｖ＾＾－＇：?］?１，９〇ｊ?１?８〇ＥｍＥ３?２?００?２?２０??ＷＲａ＼＼??０．７０?０．９０?＼?＼??＇＇ｔＳＥＢＳＱＢＥｌｉｉｉｉＥＢ１．２０ＤＳ！ＢＢＸ＾Ｋ??ＡｃｌＴｈｌＰａ?ＵｌＮｐ?Ｐｕ?ＡｍＣｍ?Ｂｋ?Ｃｆ｜Ｅｓ｜ＦｍｊＭｄ?Ｎｏ＾??＼?１．１Ｑ｜１．３０｜１．５０?１．７Ｑ｜１．３０?１．２８?１?１３?１．２８?１．３０?１．３〇｜?１?３〇｜?１．３〇｜?１．３０?１．３０｜１３０??图１－３?Ｈｅｕｓｌｅｒ合金构成元素表?
元素种类的多元化也将导致不同的原子占位以及多样的晶格结构。以该类材料中??具有代表性的Ｃｏ基Ｈｅｕｓｌｅｒ合金为例，就有四种不同的晶格结构（Ｓ．Ｔｒｕｄｅｌ，??２０１０）。图１－４就是Ｃｏ基Ｈｅｕｓｌｅｒ合金的晶格结构示意图。??麵麵??Ｌ２，：?Ｃｏ２Ｍ?Ｚ?巳２：?Ｃｏ．Ｍ，Ｚ??麵画??Ｄ０３：?Ｚ?Ａ２：?Ｃｏ，Ｍ＇Ｚ??图１－４?Ｃｏ基Ｈｅｕｓｌｅｒ合金的晶格结构??四种结构中Ｌ２ｌ相是最有序的，Ｃｏ原子的位置在立方晶胞的（１／４，?１／４，?１／４）??处，Ｍ’和Ｚ原子占据的位置分别是（１／２，?１／２，１／２）和（０，?０，０）处。在此基??础上不同位置的原子进行位置调换就可以形成组分相同而晶格结构不同的其他??晶相，与此同时原子的排列有序度也会下降。Ｂ２相就是在Ｌ２ｉ相基础上保持Ｃｏ??的位置不变，Ｍ’和Ｚ原子之间以完全一致的概率随机交换位置得到的，即二者??在（１／２
【参考文献】：
期刊论文
[1]热处理方式对MIMFe-50Ni合金磁性能的影响[J]. 朱彩强,符志坚,何浩,熊亮,李益民. 粉末冶金材料科学与工程. 2013(03)
[2]退火处理对Dy4(Co21Cu79)96颗粒膜结构和巨磁电阻效应的影响[J]. 武小飞,成钢,陈伟,杜玉松,马垒,耿胜董,张跃强,顾正飞. 四川大学学报(自然科学版). 2012(06)
[3]AZO透明导电薄膜的制备[J]. 刘丹妮,史永胜,马猛飞,杨巍巍,杨若欣. 电子元件与材料. 2012(06)
[4]基片温度对Ni80Fe20薄膜结构和各向异性磁电阻的影响[J]. 王合英,沙文杰,陈欢,孙文博. 金属功能材料. 2007(02)
[5]半导体自旋电子学功能材料的研究进展[J]. 都有为. 功能材料信息. 2006(04)
[6]自旋电子学功能材料进展[J]. 都有为. 世界科技研究与发展. 2006(04)
[7]磁电子学器件应用原理[J]. 蔡建旺. 物理学进展. 2006(02)
[8]生长温度对L-MBE法制备的ZnO薄膜性能的影响[J]. 徐庆安,张景文,杨晓东,巨楷如,贺永宁,侯洵. 人工晶体学报. 2006(02)
[9]退火对反应磁控溅射制备ITO薄膜性能影响[J]. 许旻,邱家稳,贺德衍. 真空科学与技术. 2003(03)
硕士论文
[1]半金属性赫斯勒合金Co2FeAl的静态及动态磁性研究[D]. 陈振东.兰州大学 2017
[2]锰系赫斯勒合金磁性能研究[D]. 史航.电子科技大学 2015
[3]Co2Mn1-xTixSi赫斯勒合金的制备与磁性及FMR谱线展宽原理[D]. 姚玥璘.兰州大学 2014
[4]溅射法制备NiZn铁氧体薄膜工艺技术研究[D]. 赵晓宁.电子科技大学 2009
[5]磁控溅射法制备ZnO薄膜及特性研究[D]. 张秀芳.哈尔滨理工大学 2009
本文编号：3248778
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