纳米复合永磁材料界面结构研究

发布时间：2017-05-10 16:14

  本文关键词：纳米复合永磁材料界面结构研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：纳米复合永磁材料由于可以兼具高矫顽力与高饱和磁化强度,因而具有很高的理论磁能积,在最近二十年获得了较快的发展。其主要原因是硬软磁相之间存在交换耦合作用,使硬磁材料的剩磁大幅度地提高。另外,纳米复合永磁材料降低了稀土元素的含量,成本较为低廉,有着良好的发展前景,既可作为永磁功能器件被广泛应用于计算机、能源、航空航天、医疗器械等诸多高新技术行业,也能制备磁记录介质等磁性器件。科研人员虽然已经获得了一些较高性能的纳米双相复合磁体,但是与其120MGOe的理论值相比,还有着非常大的差距。这是因为在剩磁增强的同时,矫顽力下降很快,从而限制了磁能积的提高。鉴于两相之间的交换耦合作用主要发生在界面处,本文采用在两相之间插入非磁层的方法来研究界面结构对纳米复合永磁材料磁性能的影响。采用磁控溅射在MgO(110)基片上制备了不同软磁层厚度的SmCo/Fe纳米复合双层膜。使用SQUID-VSM测得在25K和300K时的磁滞回线以及得到软磁厚度在6~40 nm变化范围内的软磁形核场,并用理论进行拟合分析,得到理想的结果。在硬软磁相之间插入不同材料和厚度的非磁性界面层来改变界面结构,研究界面结构对SmCo/Fe纳米复合薄膜的磁性能和交换耦合作用的影响,采用微磁学理论对不同界面结构时的软磁形核场随软磁厚度的变化关系进行拟合分析,得到相应的的界面耦合系数。对比实验结果与理论分析,随着非磁性界面层的加入以及厚度的增加,使得硬软磁交换耦合作用减弱,相应的界面耦合系数减小,软磁形核场减小,而硬磁不可逆反转场升高。
【关键词】：纳米复合永磁材料 永磁薄膜 界面结构 交换耦合 软磁形核场
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 稀土永磁材料的发展历程9-11
• 1.2 纳米复合永磁材料11-16
• 1.2.1 纳米复合永磁材料的发展历程11-12
• 1.2.2 纳米复合稀土永磁材料的特征12-13
• 1.2.3 纳米双相复合永磁材料的磁交换耦合模型13-16
• 1.3 课题的研究意义及内容16-19
• 1.3.1 研究意义16-17
• 1.3.2 研究内容17-19
• 2 纳米复合永磁薄膜的沉积与分析测试19-25
• 2.1 磁控溅射仪及操作流程19-20
• 2.2 磁控溅射原理20-21
• 2.3 薄膜样品的制备21-23
• 2.4 结构表征和性能测试23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 SmCo复合靶单层膜的制备25-34
• 3.1 引言25-26
• 3.2 SmCo复合靶的制备和性能测试26-28
• 3.2.1 SmCo复合靶的制备26
• 3.2.2 SmCo复合靶的性能测试26-28
• 3.3 高性能的SmCo单层膜的制备28-32
• 3.3.1 缓冲层Cr对SmCo单层膜磁性能的影响28-30
• 3.3.2 SmCo磁性层沉积温度和厚度对薄膜磁性能的影响30-32
• 3.4 本章小结32-34
• 4 SmCo/Fe纳米复合双层膜的磁性能研究34-43
• 4.1 引言34-35
• 4.2 SmCo/Fe纳米复合双层膜的制备35-36
• 4.3 SmCo/Fe纳米复合双层膜的磁性能测试36-39
• 4.4 软磁形核场随其厚度变化关系的理论模拟39-41
• 4.5 本章小结41-43
• 5 界面结构对SmCo/Fe双层膜磁性能的影响43-57
• 5.1 引言43-44
• 5.2 非磁性界面层的插入对SmCo/Fe双层膜磁性能的影响44-52
• 5.2.1 Ta层厚度对SmCo/Fe双层膜磁性能的影响44-46
• 5.2.2 不同Fe层厚度的SmCo/Ta/Fe薄膜磁性能测试及分析46-49
• 5.2.3 不同Fe层厚度的SmCo/Cr/Fe薄膜磁性能测试及分析49-52
• 5.3 对硬软磁层之间交换耦合作用的理论分析52-56
• 5.4 本章小结56-57
• 6 总结与展望57-59
• 参考文献59-64
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果64-65
• 致谢65-66

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本文编号：355116