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《56mn27ga17合金薄膜光学反射特性探究'--薄膜(film)磁控溅射n》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、56Mn27Gal7合金薄膜光学反射特性探究'>薄膜(FILM)磁控溅射Ni56Mn27Gal7合金薄膜光学反射特性探究摘要：NiMnGa磁性形状记忆合金薄膜是非常有用的多功能材料，为考察其光学反射特性，采用磁控溅射技术在单晶硅衬底上沉积了Ni56Mn27Gal7合金薄膜，并对其表面形貌和光学反射特性进行研究。研究结果表明，薄膜的表面粗糙度随退火温度的升高而增大；在300-800nm波长范围内，薄膜反射率均随波长的减小而降低，且薄膜整体谱线范围内的反射率随退火温度的升高而降低。关键词：NiMnGa合金；薄膜；磁控溅射；光存储引言Heusler型Ni2MnG
2、a磁驱动形状记忆合金是一种新型形状记忆材料，与传统热场驱动形状记忆合金不同，该类型合金在外加磁场的驱动下马氏体李晶变体可发生重新排列，而在高磁场作用下诱发马氏体相变，可产生高达10%的磁致应变，从而引起了科研工作者的广泛关注［12］。近年来,随着微机电系统的迅猛发展，NiMnGa磁驱动记忆合金的应用领域不断拓宽，NiMnGa合金薄膜的研究逐渐受到研究人员的重视。目前，国际上已对NiMnGa合金薄膜的制备工艺［36］、马氏体相变行为与微观结构［79］、力学性能以及磁学性能[1012]进行了较系统的研究，但有关薄膜光学反射特性的研究尚未见报道。依据磁光存储的工
3、作原理，利用NiMnGa合金薄膜在磁场作用下可发生相结构转变的性质，采用脉冲磁场驱动薄膜纳米微区发生母相到马氏体相的转变，利用二者之间的不同光学反射率进行信息的写入和读出，可实现光磁混合存储功能。因此，研究NiMnGa合金薄膜的光学反射特性及其影响因素，对于薄膜的光磁混合存储应用具有重要的现实意义，本文采用射频磁控溅射技术在硅单晶衬底上沉积了NiMnGa合金薄膜，着重考察其光学反射性能，阐明其物理机制。INiMnGa合金薄膜的制备利用沈阳科学仪器有限公司的EB500型超高真空磁控溅射镀膜仪沉积NiMnGa薄膜，靶材成分为Ni54Mn25Ga21（at%）,
4、其直径为60mm、厚度为2mm,衬底为（100）取向的单晶硅片。溅射条件如下：背底压强低于2.5X10-4Pa,高纯氫气（体积浓度为99.999%）工作压强为0.4Pa,,溅射功率为350W,靶基间距为75mm,溅射时间30min,沉积薄膜过程中沉积温度保持在300K。薄膜制备后将薄膜封入石英管中，使真空度达到3X10-3Pa,然后进行不同温度下退火处理，以使薄膜完全晶化。采用X射线电子散射谱测定薄膜的化学成分为Ni56Mn27Gal7薄膜,利用DigitalInstruments公司的Nanoscopella型原子力显微镜（AFM）观察该薄膜的表面形貌，
5、采用美国PerkinElmer公司的Lamda900及Lamda950型分光光度计测定该薄膜的反射率曲线，光源波长包括紫外/可见/近红外波段，测试波长范围为200〜800nm,扫描速度750nm/min,试样尺寸为10mmX10mm。光学仪器第35卷第3期周围，等：磁控溅射Ni56Mn27Gal7合金薄膜的光学反射特性研究2实验结果分析图1所示分别为经873K、973K和1023K退火1h的Ni56Mn27Gal7合金薄膜的原子力显微镜三维形貌像。由图可见，该薄膜表面由凹凸不平、尺寸不均一的'‘岛状”团簇颗粒组成，且颗粒尺寸随退火温度的升高而增大。这些团簇
6、状的颗粒是由许多单晶颗粒堆积构成，并且单晶颗粒之间无明显的取向关系。各不同退火条件的薄膜表面均方根粗糙度随退火温度的变化如图2所示。从图中可以清楚地看出，当退火时间均为1h,薄膜表面均方根粗糙度随退火温度的升高而增大，当退火温度为1023K时，表面均方根粗糙度超过20nm,表面平整度显著降低。这主要是因为高温环境有利构成团簇颗粒的各个晶粒生长，导致粗糙度增大。3结论本文采用磁控溅射方法制备了Ni56Mn27Gal7合金薄膜，研究了退火温度对薄膜光学反射特性的影响及其变化规律，获得主要结论如下：（1）薄膜表面是由凹凸不平、尺寸不均一的团簇颗粒组成，随退火温度
7、的升高颗粒尺寸逐渐增大；（2）在相同的退火时间（1h）下，薄膜表面均方根粗糙度随退火温度的升髙而增大，当退火温度为1023K时,表面均方根粗糙度超过20nm,表面平整度显著降低；(3)在300〜800nm波长范围内，各退火试样的反射率均随波长的增大而增大，且薄膜光学反射率随表面均方根粗糙度的增大而降低。参考文献：[1]MURRAYSJ,MARIONIM,ALLENSM,etal.6%magneticfieldinducedstrainbytwinboundarymotioninferromagneticNiMnGa[J].ApplPhysLett,2000
8、,77(6)：886-888.[2]S0ZIN0VS,LIKHAC
