磁力顯微鏡在納米磁性薄膜磁疇研究中的應(yīng)用.pdf

1、本論文的工作主要分為兩個方面:對磁力顯微鏡及其檢測方法本身的研究和使用磁力顯微鏡研究薄膜磁疇結(jié)構(gòu)的變化。磁力顯微鏡及其檢測方法部分主要探討了磁力顯微鏡的成像原理,著重研究了針尖狀態(tài)影響磁疇成像的因素,以及減弱或消除這些影響的方法。應(yīng)用磁力顯微鏡研究薄膜磁疇結(jié)構(gòu)的變化部分主要研究了工藝、外加應(yīng)力與剩余磁化強(qiáng)度對軟磁薄膜磁疇結(jié)構(gòu)的影響。實驗結(jié)果表明:通過MFM觀察不同厚度Co60Fe20B20軟磁薄膜的磁疇結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)垂直各向異性隨著薄膜厚度

2、的增大而逐漸增強(qiáng)。在薄膜的表面形貌像上觀察到了在濺射過程中薄膜表面形貌隨薄膜厚度增大表面顆粒感上升的現(xiàn)象。當(dāng)薄膜厚度小于20nm時,磁疇尺寸隨薄膜厚度的增大而減小;當(dāng)薄膜厚度大于20nm時,磁疇尺寸隨薄膜厚度的增大而增大,厚度在20nm附近時,疇壁尺寸達(dá)到一個最小值。觀察不同工作氣壓下制備得到的Co9.8Fe81Si7B2.2薄膜的磁疇結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)在工作氣壓增大的初期薄膜的化學(xué)成分受到的影響較小,但是薄膜表面的形貌變化較大,所以隨著工作氣

3、壓增大薄膜表面出現(xiàn)分布均勻的顆粒,薄膜表面磁疇結(jié)構(gòu)受形狀各向異性的影響而使垂直各向異性變大;但是在工作氣壓大于2.5pa后,由于Co與Fe原子缺失導(dǎo)致了薄膜垂直各向異性的減小。觀察不同大小的外加張應(yīng)力與外加壓應(yīng)力對Co9.8Fe81Si7B2.2磁疇結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)外加張應(yīng)力時,薄膜磁疇結(jié)構(gòu)隨外加張應(yīng)力的增大逐漸由原來的迷宮疇轉(zhuǎn)變?yōu)闂l狀疇,并且磁疇壁由雜亂逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檠仄叫袕垜?yīng)力方向,并且磁疇尺寸也隨張應(yīng)力增大逐漸變寬。當(dāng)外加壓應(yīng)力時,

4、薄膜磁疇結(jié)構(gòu)隨外加壓應(yīng)力的增大逐漸由迷宮疇變?yōu)闂l狀疇,并且磁疇壁逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪眽簯?yīng)力方向,磁疇尺寸也隨壓應(yīng)力增大逐漸變寬。觀察了剩余磁化強(qiáng)度對CoFe2O4薄膜磁疇結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)剩余磁化強(qiáng)度對薄膜的磁疇結(jié)構(gòu)的影響是由磁疇壁位移磁化過程和磁疇的轉(zhuǎn)動共同作用的結(jié)果,正是這兩種作用才使薄膜磁疇結(jié)構(gòu)由原來的斑點狀磁疇結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu),并且單個斑點疇的尺寸也隨剩余磁化強(qiáng)度的增大而增大。而當(dāng)外加磁場強(qiáng)度達(dá)到一定值后,薄膜的磁疇結(jié)構(gòu)并不隨著外加磁