cu、al掺杂对smco薄膜磁性能影响

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringEffectofCuandAlsubstitutiononthemagneticpropertiesofSmCofilmsCandidate：DAIYifanMajor：Microelectronics&SolidStateElectronicsSupervisor：LecturerCHENGWeimingHuazhongUniversityofSci

2、ence&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan.2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构

3、送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要SmCo5因其具有极高的磁各向异性常数，能够有效保持微小晶粒的热稳定性，是实现超高密度垂直磁记录的候选材料之一。在SmCo5晶体中，Sm、Co各原子间具

4、有强交换耦合作用，不利于磁性能的提升。且SmCo5薄膜晶粒尺寸较大，不能满足超高密度磁记录介质的要求。而对SmCo5进行元素掺杂能够有效减小晶粒尺寸、隔离晶粒并且减小交换作用，这对于改善SmCo薄膜磁性能具有十分重要的意义。本文首先介绍了薄膜制备的基本工艺流程，阐述了对薄膜磁性能和微结构的相关分析测试方法。然后从理论和实验两方面分别研究Cu、Al掺杂对薄膜磁性能的影响规律。理论计算部分采用基于第一性原理的OpenMX软件，分别计算了在Co(2c)和Co(3g)两种替位方式下Cu掺杂对SmCo5的交换关联常数和居里温度的影

5、响趋势。实验部分对SmCo5进行可控的Cu、Al掺杂，分别研究两种元素掺杂条件下SmCo5的磁性能随掺杂量变化的规律，得到最佳掺杂比例。同时，结合对薄膜微结构的相关分析，来阐释磁性能提升的原因。理论计算结果表明，Cu优先取代Co(2c)位，能够有效减小SmCo5的交换关联常数和居里温度，从而提高矫顽力。实验分析结果表明，当Cu掺杂量为28.7at%时，垂直矫顽力达到最大值3796Oe。当Al掺杂含量为17.2at%时，其垂直矫顽力可达到3492Oe。晶化后元素掺杂的SmCo5薄膜呈现一定的（111）、（00l）织构，晶粒

6、尺寸降低至31.2nm，且呈现明显的柱状结构可提供更多的畴壁钉扎位，大幅度提高了薄膜的垂直矫顽力。关键词：SmCo5垂直磁记录掺杂第一性原理矫顽力I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractSmCo5filmwithperpendicularmagneticanisotropyisapromisingcandidateforultra-highdensitymagneticrecordingmediaduetoitshugemagneto-crystallineanisotropy,whichcouldmainta

7、inthethermalstabilityofthegrains.However,thestrongcouplingbetweenSmatomsandCoatomshasanegativeeffectonincreasingthecoercivityofSmCo5film.Dopingisaneffectivemethodtodecreasethegrainsizeandisolatethemagneticgrainstoreducethetotalexchangecorrelation.Consequently,dop

8、ingissignificanttoimprovethemagneticpropertiesofSmCofilms.Firstly,weintroducedthefabricationprocessofSmCo5filmandtherelatedmethodforcharacterizingthemagneticpr