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材料导报  2024, Vol. 38 Issue (18): 23040015-6    https://doi.org/10.11896/cldb.23040015
  金属与金属基复合材料 |
不同界面次序CoFeMnSi多层膜的磁各向异性
乔礼红1,2,*, 游才印1,*, 付花睿1, 田娜1, 白洋2, 刘小鱼2
1 西安理工大学材料科学与工程学院,西安 710048
2 包头稀土新材料技术研发中心,内蒙古 包头 014020
Magnetic Anisotropy of CoFeMnSi Multilayer Films with Different Interface Sequences
QIAO Lihong1,2,*, YOU Caiyin1,*, FU Huarui1, TIAN Na1, BAI Yang2, LIU Xiaoyu2
1 School of Materials Science and Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China
2 Center for New Rare Earth Material Technology Research and Development, Baotou 014020, Inner Mongolia, China
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摘要 利用磁控溅射仪制备Ta作缓冲层、最上层Pd作保护层的Ta/Pd/CoFeMnSi/MgO(tMgO)/Pd多层膜以及仅界面次序不同的Ta/MgO(tMgO)/CoFeMnSi/Pd多层膜,其中,tMgO分别为1.0 nm、1.2 nm、1.4 nm、1.6 nm、1.8 nm、2.0 nm、2.2 nm和2.4 nm,在300 ℃真空条件下退火30 min,探究界面次序不同导致多层膜不同磁各向异性的物理机理。磁性测试结果表明,Ta/Pd/CoFeMnSi/MgO(tMgO)/Pd多层膜在tMgO为1.6~2.0 nm时显示较好的垂直磁各向异性(PMA),Ta/MgO(tMgO)/CoFeMnSi/Pd多层膜在MgO厚度测试范围内均显示面内磁各向异性(IMA)。分析界面处元素化学态得到Ta/MgO/CoFeMnSi/Pd结构多层膜不能实现PMA的原因包括:Ta层对O的抢夺导致Co、Fe与O的键合不足;CoFeMnSi中Si和Mn发生一定量的氧化,进一步使Co-O、Fe-O键合含量减少。
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乔礼红
游才印
付花睿
田娜
白洋
刘小鱼
关键词:  垂直磁各向异性  CoFeMnSi  磁控溅射    
Abstract: Ta/Pd/CoFeMnSi/MgO(tMgO)/Pd multilayer films and Ta/MgO(tMgO)/Pd multilayer films with different interface orders were prepared by magnetron sputterer, in which tMgO was 1.0 nm, 1.2 nm, 1.4 nm, 1.6 nm, 1.8 nm, 2.0 nm, 2.2 nm and 2.4 nm, and annealed for 30 min under vacuum conditions at 300 ℃. The physical mechanism of different magnetic anisotropies caused by different interface orders was explored. The magnetic test results showed that Ta/Pd/CoFeMnSi/MgO(tMgO)/Pd multilayer films demonstrated good perpendicular magnetic anisotropy (PMA) when tMgO was 1.6—2.0 nm, and Ta/MgO(tMgO)/CoFeMnSi/Pd multilayer films showed in-plane magnetic anisotropy (IMA) in the MgO thickness test range. The reasons why the Ta/MgO/CoFeMnSi/Pd structure multilayer films cannot achieve PMA are that the combination of Ta layer to O correspondingly leads to insufficient bonding of Co, Fe with O; a certain amount of oxidation of Si and Mn further reduces the content of Co-O and Fe-O bonding.
Key words:  perpendicular magnetic anisotropy    CoFeMnSi    magnetron sputter
发布日期:  2024-10-12
ZTFLH:  TB34  
基金资助: 国家自然科学基金(51961145305;52171191);陕西省重点研发计划国际合作项目(2021KWZ-12);陕西省高校青年创新团队
通讯作者:  *乔礼红,通信作者,2019年6月、2022年6月于西安理工大学分别获得工学学士学位和工学硕士学位。现于包头稀土新材料技术研发中心任职,在刘小鱼高级工程师的指导下进行研究。目前主要研究领域为磁性材料、稀土相关材料。 游才印,通信作者,西安理工大学材料科学与工程学院教授、博士研究生导师,研究方向为磁功能材料、金属功能材料、锂离子电池材料。主持多项科研项目,已在Appl. Phys. Lett.、J. Appl. Phys.、 J. Magn. Magn. Mater.、J. Alloy. Compound.等杂志发表60余篇论文。xtzx_qlh@126.com;caiyinyou@xaut.edu.cn   
引用本文:    
乔礼红, 游才印, 付花睿, 田娜, 白洋, 刘小鱼. 不同界面次序CoFeMnSi多层膜的磁各向异性[J]. 材料导报, 2024, 38(18): 23040015-6.
QIAO Lihong, YOU Caiyin, FU Huarui, TIAN Na, BAI Yang, LIU Xiaoyu. Magnetic Anisotropy of CoFeMnSi Multilayer Films with Different Interface Sequences. Materials Reports, 2024, 38(18): 23040015-6.
链接本文:  
http://www.mater-rep.com/CN/10.11896/cldb.23040015  或          http://www.mater-rep.com/CN/Y2024/V38/I18/23040015
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