FePt磁性薄膜及納米線的可控離子液體電沉積.pdf

1、L10相的 FePt薄膜具有高磁晶各向異性,主要應(yīng)用于高密度磁記錄和磁存儲(chǔ)器件,引起了眾多學(xué)者和工業(yè)界的關(guān)注。本論文主要利用電化學(xué)循環(huán)伏安和脈沖電沉積等方法,通過優(yōu)化鍍液組分與工藝條件,獲得了FePt磁性單層薄膜、多層薄膜及納米線。探索了離子液體電沉積體系中鍍液組成如金屬離子鹽、溶劑種類、螯合劑等和電沉積條件如溫度、電位、電流、基底材料等對(duì) FePt磁性材料的影響機(jī)制。本論文研究的主要內(nèi)容分以下三個(gè)部分:
　　(1)FePt磁性單

2、層膜的制備及性能分析
　　通過改變鍍液成分和沉積電位,采用正交試驗(yàn)來(lái)優(yōu)化 FePt磁性單層膜的制備條件。研究表明,非水離子液體中可電沉積得到 FePt薄膜,隨沉積電位增加, Fe原子含量增加,膜層結(jié)合力差,薄膜表面出現(xiàn)裂紋。當(dāng)薄膜中 Fe、Pt原子比接近1:1時(shí),薄膜具有鐵磁性。通過分析循環(huán)伏安曲線,FeCl2在鍍液中的還原是不可逆擴(kuò)散控制的。當(dāng)固定沉積電位不變,隨 Fe(II)濃度的增加,FePt薄膜中 Fe含量增加,厚度從10

3、 nm增加到47 nm,矯頑力為350 Oe~546 Oe。當(dāng)薄膜 Fe、Pt原子比接近1:1時(shí), FePt薄膜表面較平整,晶粒致密,沒有氣孔。
　　(2)FePt磁性多層薄膜的制備及性能分析
　　通過離子液體電沉積方法制備了 FePt四層薄膜和十層薄膜。采用紫外可見分光光度計(jì)分析了離子液體 EMIC和 FeCl2、(NH4)2PtCl6之間的絡(luò)合作用機(jī)理;通過控制沉積電位和脈沖周期,制備了(Fe80Pt20/Fe50Pt5

4、0)2四層薄膜和(Fe50Pt50/Fe2Pt98)5十層薄膜。SEM圖像顯示,Fe80Pt20層厚度為5μm(400s),Fe50Pt50層厚度為7~35μm(400 s~2000 s)。暫態(tài)分析(電流-時(shí)間曲線)結(jié)果表明,Cu電極上 Fe50Pt50的沉積是受擴(kuò)散控制的三維瞬時(shí)成核。隨著沉積時(shí)間的增加(15 s~30 s)Fe50Pt50層的厚度由118 nm增加到300 nm,隨Fe2Pt98層沉積時(shí)間增加(10 s~30 s)厚

5、度由75 nm增加到294 nm。(Fe50Pt50/Fe2Pt98)5十層薄膜具有磁各向異性,當(dāng)Fe50Pt50層厚度從118 nm增加到300 nm時(shí),垂直膜面的矯頑力從153 Oe增加到800 Oe。水平矯頑力隨厚度變化不大。
　　(3)FePt磁性納米線的制備及性能分析
　　通過電沉積制備了磁性 FePt納米線。在 Si(111)基底上,控制沉積時(shí)間得到鐵原子含量接近50 at％的 FePt納米線。隨沉積時(shí)間從600