纳米晶软磁薄膜Fe-Ti-N的结构、磁学性能和热稳定性研究

李福燊¹，乔利杰¹，宋庆山²，田中卓¹，方光旦²，常香荣¹，顾有松¹，李丹¹

(1.北京科技大学材料物理系,北京,100083;
2.中国科学院计算技术研究所,北京,100080)

摘要:在高溅射功率900 W下用RF磁控溅射方法制备了厚为630-780 nYn的Fe Ti-N薄膜.结果表明:当膜成分(原子分数,%,下同)在Fe-3.9Ti-8.8N和Fe-3.3Ti-13.5N范围内,薄膜由α＇和Ti2N沉淀组成,磁化强度4πMs超过纯铁,最高可达2.38 T;而矫顽力Hc下降为89 A/m,可以满足针对1.55 Gb/cm2高存储密度的GMR/感应式复合读写磁头中写入磁头的需要.N原子进入α-Fe使α＇具有高饱和磁化强度;Ti的加入,阻止α＇→α+γ＇的分解,稳定了强铁磁性相α＇,是Fe-Ti-N具有高饱和磁化强度的原因.由于由晶粒度引起的对Hc的影响程度HDc与晶粒度D有以下关系:HDc∝D6,晶粒度控制非常重要.N原子进入α-Fe点阵的八面体间隙,引起极大的畸变,使晶粒碎化.提高溅射功率也使晶粒度下降两者共同作用,能使晶粒度下降到约14 nm,使Hc下降.晶界是择优沉淀地点,在α＇晶界上沉淀Ti2N能起钉扎作用,阻止晶界迁移,使纳米晶α＇不能长大.薄膜的结构和Hc的稳定温度不低于520℃.

关键词:Fe-Ti-N纳米软磁薄膜; 磁场热处理; 高饱和磁化强度;

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