Chúng tôi cũng khảo sát ảnh hưởng của loại đế đến tính chất màng FePt, trong phần này chúng tôi thực hiện việc tạo mẫu trên đế MgO (100) ở nhiệt độ đế TS = 3500C trong thời gian phún xạ tS = 15 phút. Mẫu sau chế tạo được đem ủ nhiệt ở chân không cao tại nhiệt độ Ta = 6000C trong ta = 45 phút.
Một số kết quả khảo sát ban đầu như đo đường cong từ trễ theo hai phương song song và vuông góc với mặt phẳng màng được trình bày trên hình 3.15 a – b. Các
tính chất từ thu được từ đường cong M(H) được so sánh với mẫu chế tạo trên đế Si ở cùng một điều kiện như trên bảng 3.3.
a) b)
Hình 3.15. Đường cong từ trễ trước và sau khi ủ nhiệt của mẫu màng FePt chế tạo trên đế MgO ở TS = 350oC, tS = 15 phút (a) và sau khi ủở Ta = 6000C (b)
Bảng 3.3:Các thông số từ của màng FePt chế tạo trên đế Si và MgO trước và sau khi ủ nhiệt
Trước khi ủ nhiệt Sau khi ủ nhiệt Đế MS (memu) Mr (memu) HC (kOe) MS (memu) Mr (memu) HC (kOe) Theo phương ss 0.59 0.30 3.39 0.31 0.21 5.9 Si Theo phương vg 0.32 0.07 1.08 0.21 0.13 2.32 Theo phương ss 0.35 0.24 0.1 0.33 0.25 4.51 MgO Theo phương vg 0.25 0.08 0.1 0.18 0.12 3.31
Có thể thấy rằng màng chế tạo trên đế MgO có lực kháng từ đo theo phương song song thấp hơn so với màng chế tạo trên đế Si. Tuy nhiên tỉ số Mr/Ms và lực kháng từ HC┴đotheo phương vuông góc có giá trị lớn hơn so với mẫu trên đế Si. Nguyên
nhân được cho là do sự sai khác về hằng số mạng tinh thể aFePt = 3.906 Ǻ, aSi = 5.431 Ǻ, aMgO = 4.213 Ǻ, tương ứng với độ lệch mạng tinh thể giữa màng và đế
( = − ∗100% đ đ màng a a a
f ) khác nhau là fMgO = 7.28 % và fSi = 28 %. Như vậy khi chế tạo
màng FePt trên đế MgO(100) sẽ dễ tạo được pha cấu trúc fct theo phương vuông góc mặt phẳng đế hơn so với khi chế tạo màng cùng loại trên đế Si(100) [16-18].
Chương 4. KẾT LUẬN
Trong luận văn này chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu chế tạo và khảo sát các tính chất về cấu trúc tinh thể, vi cấu trúc và tính chất từ của màng mỏng FePt sử dụng phương pháp phún xạ xoay chiều ở một số điều kiện chế tạo khác nhau. Các kết quả chính thu được trong luận văn gồm có:
1. Chế tạo được màng mỏng FePt cấu trúc nano với lực kháng từ tương đối lớn, giá trị HC vào khoảng 6 kOe khi đo theo phương song song và khoảng 4 kOe khi đo theo phương vuông góc với mặt phẳng màng.
2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đế đến các tính chất màng FePt. Nhiệt độ đế quyết định đến sự hình thành cấu trúc tinh thể và tính chất từ của màng mỏng FePt. Nhiệt độ chuyển pha fcc-fct trong các màng mỏng FePt vào khoảng 3500C.
3. Giải thích định tính sự xuất hiện của tương tác trao đổi giữa các pha fcc – fct trong màng mỏng FePt chế tạo.
4. Khảo sát ảnh hưởng của chiều dày và nhiệt độ ủ đến các tính chất của màng mỏng FePt. Nhìn chung khi tăng chiều dày và nhiệt độ ủ thì tính từ cứng của màng tăng. Trên cơ sở các khảo sát này có thể chọn màng mỏng chế tạo có độ dày trên 50 nm ủở nhiệt độ 450 – 5000C để có tính chất từ cứng tốt nhất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG ANH
1. Won Seok Seo, Se Mi Kim, Young-Min Kim, Xiaoming Sun, and Hongjie Dai (2008), “Synthesis of Ultrasmall Ferromagnetic Face-Centered Tetragonal FePt– Graphite Core–Shell Nanocrystals” , Small, Vol.4, No. 11, pp. 1968-1971
2. J. G. Na (2000), “On the order-disorder phase transformation of FePt magnetic thin films during annealing” , J. Mater. Sci. Lett 19, pp. 1171-1173
3. L. B. Freund, S. Suresh (2003), Thin Film Materials :”Stress, Defect Formation and Surface Evolution”, pp. 17-22
4. Matthew Tilbrook (2001), “Mossbauer and Magnetisation Measurements of FePt Nanoparticles for Magnetic Recording Media” , B.S Thesis, University of Western Australia, pp. 2-5
5. Julia Vladimirovna Lyubina (2006), ”Nanocrystalline FePt alloys: phase transformations, structure and magnetism”, Dissertation, Technic University Dresden, pp. 4-14
6. A. Cebollada, R.F.C. Farrow, and M.F. Toney (2002), ”Structure and Magnetic Properties of Chemically Ordered Magnetic Binary Alloys in Thin Film Form”, Magnetic Nanostructure, H.S.Nalwa Editor, American Scientific Publishers, pp. 93- 122
7. C.P. Luo, David J. Sellmyer (1995), “Magnetic properties and structure of FePt thin films, University of Nebraska, Research Papers in Physics and Astronomy” , Vol.31, No.6, pp. 2764-2766
8. T. Seki, T. Shima, K.Takanashi, Y. Takahashi, E. Matsubara, K. Hono (2003), “L10 ordering of off-stoichiometric FePt (001) thinfilms at reduced temperature”, Appl. Phys.Lett, Vol. 82, No. 15, pp. 2461-2463
9. Y. K. Takahashi, M. Ohnuma, K. Hono (2003), “Ordering process of sputtered FePt films” , J. Appl. Phys, Vol. 93, No. 10, pp. 7580-7582
10. T. Seki, T. Shima, K.Takanashi, Y. Takahashi, E. Matsubara, K. Hono (2006),
“FePt Magnetic Thin Film Having Perpendicular Magnetic Anisotropy and Method for Preparation Thereof”, US Patent Application Publication, US20060188743A1 11. E. F. Kneller, R. Hawig (1991), “The Exchange-spring magnet: A new material principle for permanent magnets”, IEEE. Trans. Mag, Vol. 27, No. 4, pp. 3588-3600 12. R. C. O’Handley (2000), “Morden Magnetic Materials Principles and Applications” , John Wiley & Son, Inc.,New York
13. Y. T. Xing, A. Eljaouhari, I. Barb, R. Gerritsma, R. J. C. Spreeuw, J. B. Goedkoop (2004), ”Hard Magnetic FePt Films for Atom Chips” , Phys. Stat. Sol, No. 12, pp. 3702-3705
14. J. P. Liu, Y. Liu, C. P. Luo, Z. S. Shan, D. J. Sellmyer (1997), ”Magnetic Hardeningin FePt Nanostructured Films” , J. Appl. Phys, Vol. 81, No. 8, pp. 5644- 5646
15. C. M. Kuo, P. C. Kuo, H. C. Wu, Y. D. Yao, C. H. Lin (1999), ”Magnetic Hardening Mechanism Study in FePt thin films” , J. Appl. Phys, Vol. 85, No. 8, pp. 4886-4888
16. M. H. Hong, K. Hono, M. Watanabe (1998), ”Microstructure of FePt/Pt Magnetic Thin Films with High Perpendicular Coercivity“ , J. Appl. Phys, Vol. 84, No. 8, pp. 4403-4409
17. S. Y. Lee, S. H. Lee, E. J. Nah, S. S. Lee, Y. Kim (2002), ”Heteroepitaxial Growth of MgO Films on Si(001) Substrates Using Cubic SiC as a Buffer Layer” , J. Crys. Growth, 236, pp. 635-639
18. C. J. Rawn, J. Chaudhuri (2000), ”Lattice Parameters of Gallium Nitride at High Temperatures and Resulting Epitaxial Misfits With Alumina and Silicon Carbide Substrate”, Int. Cen. Diffrac. Data 2000, Advances in X-ray Analysis, Vol. 43, pp. 338-343
19. C. Clavero, J. R. Skuza, J. M. Garcia-Martin, A.Cebollada, D. A. Walko, R. A. Lukaszew (2009), “Order and phase nucleation in nonequilibrium nanocomposite Fe-
Pt thin films with perpendicular magnetic anisotropy”, Phys. Rev. B79,no.104436, pp.1-6
20. P. Kamp, A. Marty, B. Gilles, R. Hoffmann, S. Marchesini, M. Belakhovsky, C. Boeglin, H. A. Dürr, S. S. Dhesi, G. van der Laan, A. Rogalev (1999), “Correlation of spin and orbital anisotropies with chemical order in Fe0.5Pd0.5 alloy films using magnetic circular x-ray dichroism” , Phys. Rev. B 59,pp.1105-1112
21. S. Okamoto, N. Kikuchi, O. Kitakami, T. Miyazaki, Y. Shimada, K. Fukamichi (2002), “Chemical-order-dependent magnetic anisotropy and exchange stiffness constant of FePt (001) epitaxial films” , Phys. Rev. B 66,no.024413, pp.1-9
22. J. B. Staunton, S. Ostanin, S. S. A. Razee, B. Gyorffy, L. Szunyogh, B. Ginatempo and E. Bruno (2004), “Long-range chemical order effects upon the magnetic anisotropy of FePt alloys from an ab initio electronic structure theory”, J. Phys. Condens. Matter. 16, pp.5623-5631
23. Y. K. Takahashi, T. O. Seki, K. Hono, T. Shima and K. Takanashi (2004), ”Microstructure and magnetic properties of FePt and Fe/FePt polycrystalline
films with high coercivity ”, J. Appl. Phys, Vol. 96, No. 1, pp 475-481
24. R. A. Ristau, K. Barmak, L. H. Lewis, K. R. Coffey, J. K. Howard (1999), “On the relationships og high coercivity and L10 ordered phase in CoPt and FePt thin films” , J. Appl. Phys, Vol. 86, No. 8, pp. 4527-4533
25. J. A. Aboaf, T. R McGuire, S. R Herd, E. Klokholm (1984), “Magnetic, transport and structural properties of iron-platinum thin films” , IEEE Trans. on Magn, Vol. MAG-20, No. 5, pp. 1642-1644
26. C. M. Kuo, P. C. Kuo, H. C. Wu (1999), “Microstructure and magnetic properties of Fe100-xPtx alloy films”, J. Appl. Phys, Vol. 85, No. 4, pp. 2264-2269
27. B. Bian, D. E. Laughlin, K. Sato, Y. Hirotsu (2000), “Fabrication and nanostructure of oriented FePt particles”, J. Appl. Phys, Vol. 87, No. 9, pp. 6962-6964 28. R. F. C. Farrow, D. Weller, R. F. Marks, M. F. Toney, A. Cebollada, G. R. H arp (1996), “Control of the axis of chemical ordering and magnetic anisotropy in epitaxial FePt thin films”, J. Appl. Phys, Vol. 79, No. 8, pp. 5967-5969
29. T. Goto, Y. Ide, H. Abe, K. Watanabe, J. Onagawa, H. Yoshida, J. M. Cadogan (1999), “Magnetization process of epitaxial FePt thin film with granular structure”, J. Magn. Mater. 198-199, pp. 486-488
30. K. Watanabe (1985), “The effect of various additional elements on properties of Fe-Pt permanent magnets having high energy product”, Trans. of the Jpn. Ins. of Metals, Vol.26, No.5, pp. 362-368
31. C. P. Luo, S. H. Liou, L. Gao, Y. Liu, D. J Sellmyer (2001), “Nanostructured FePt:B2O3 thin films with perpendicular magnetic anisotropy”, Appl. Phys. Lett, Vol. 77, No. 14, pp 2225-2227
32. Y. S. Yu, Hai-Bo Li, W. L. Li, Mei Liu, Yu-Mei Zhang, W. D. Fei(2008), “Structure and magnetic properties of magnetron-sputtered FePt/Au super lattice
films”, J. Appl. Phys, Vol.41, No.24, pp 1-8
33. S.C.Chen, P.C.Kuo, S.T.Kuo , A.C.Sun, C.T.Lie, C.Y.Chou (2003), “ Effects of Ti underlayer on the degree of order of Fe50Pt50 films”, Mater. Sci. and Eng. B98, pp. 244-247
34. Y. Z. Zhou, J. S. Chen, G. M. Chow, J. P. Wang (2003), “Structure and magnetic properties of in-plane oriented FePt-Ag nanocomposites”¸ J. Appl. Phys, Vol. 93, No. 10, pp. 7577-7579
35. H. Zeng, M. L. Yan, N. Powers, D. J. Sellmyer (2002), “Orientation controlled nonepitaxial L10 CoPt and FePt films”, Appl. Phys. Letter, Vol. 80, No.13, pp. 2350- 2352
36. Y. N. Hsu, Sangki Jeong, David E. Laughlin, David N. Lambeth (2001), “Effects of Ag underlayers on the microstructure and magnetic properties of epitaxial FePt thin films”, J. Appl. Phys, Vol. 89, pp. 77068
37. Y. Xu, J. S. Chen, D. Dai, J. P. Wang (2002), ”FePt fct-(001) texture prepared at lower temperature for high areal density perpendicular recording media“, IEEE Trans. on Magn, Vol. 38, No.5, pp. 2042-2044
38. C. M. Kuo, P. C. Kuo (2002), “Magnetic properties and microstructure of FePt - Si3N4 nanocomposite thin films”, J. Appl. Phys, Vol.87 , No.1, pp. 419-426
39. H. S. Ko, A. Perumal, S. Shin (2003), “Fine control of L10 ordering and grain growth kinetics by C doping in FePt thin films”, Appl. Phys. Lett, Vol. 82, No.14, pp. 2311-2313
40. C. M. Kuo, P. C. Kuo, Wei-Chih Hsu, Chao-Te Li, An-Cheng Sun (2000), “Effects of W and Ti on the grain size and corecivity of Fe50Pt50 thin films”, J. Magn. and Magn Mater. 209, pp. 100
41. P. C. Kuo, Y. D. Yao, C. M. Kuo, H. C. Wu (2000), “Microstructure and magnetic properties of the (FePt)100-xCrx thin films”, J. Appl. Phys, Vol. 87, No. 9, pp. 6146- 6148
42. K . Barmak, J. Kim, S. Shell, E. B. Svedberg, J. K. Howard (2002), ”Calorimetric studies of the A1 to L10 transformation in FePt and CoPt thin films”, Appl. Phys. Lett, Vol. 80, .No.22, pp. 4268-4270
43. D. Ravelosona, C. Chappert, V. Mathet, H. Bernas (2000), “Chemical order induced by He+ ion irradiation in FePt (001) films”, J. Appl. Phys, Vol. 87, No. 9, pp. 5771-5773
44. D. J. Sellmyer, M. Yan, Y. Xu,R. Skomski(2005), “ High-Anisotropy Nanocluster Films for High-Density Perpendicular Recording”, IEEE Trans. on Magn, Vol. 41, No.2, pp. 560-565
45. C. L. Platt, K. W. Wierman, E. B. Svedberg, R.van de Veerdonk, J. K. Howard, A. G. Roy, D. E. Laughlin(2002), “L10 ordering and microstructure of FePt thin films with Cu, Ag andAu additive”, J. Appl. Phys, Vol. 92, No. 10, pp. 6104-6109
46. Sangki Jeong, Yu-Nu Hsu, D. E. Laughlin, M. E. McHenry (2001), ”Atomic Ordering and Coercivity Mechanismin FePt and CoPt Polycrystalline Thin Films “,
IEEE Trans. on Magn, Vol. 37, No.4, pp. 1299-1301
47. Y. T. Xing, I. Barb, R. Gerritsma, R. J. C. Spreeuw, H. Luigjes, Q. F. Xiao, C. Retif, J. B. Goedkoop (2007), “Fabrication of magnetic atom chips based on FePt”, J. Magn. and Magn Mater. 313, pp. 192-197
48. K. Barmak, J. M. Rickman, C. Michaelsen, R. A. Ristau, J. Kim, G. A. Lucadamo, D. T. Carpenter, W. S. Tong (1999), “Ex situ characterization of phase transformation
and associated microstructure in polycrystalline thin films”, J. Vac. Sci. Technol, Vol. A17, No. 4, pp. 1950-1957
49. S. Shimizu & K. Watai(1965), J. Jap. Inst. Met, Vol 29, pp. 822 50. http://www.magnets.bham.ac.uk/magnetic_materials/history.htm 51. http://www.chem.qmul.ac.uk/surfaces/scc/scat7_6.htm 52. http://uweb.txstate.edu/~ab35/manuals/AFMmanuals/AFMLabManual.pdf 53. http://www.encyclopedia.com/RankImages.aspx?topicid=54211 54. http://serc.carleton.edu/research_education/geochemsheets/techniques/SEM.html 55 http://www.mrl.ucsb.edu/mrl/centralfacilities/xray/xray-basics/index.html#x7 56. http://www.el.utwente.nl/tdm/istg/research/vsm/vsm.htm 57. http://www.nims.go.jp/apfim/FePt.html TIẾNG VIỆT 58. N.N.Định (2005), “Vật lý và kỹ thuật màng mỏng”, NXB ĐHQG Hà Nội, p 165- 168, tr. 192-195
59. P.T.L.Minh (2004), ”Nghiên cứu cấu trúc và tính chất từ của màng mỏng hợp kim FePt” , Luận án tiến sĩ vật lý, ĐHBK Hà Nội, tr. 12-18
60. P. N. Nguyên (2006), “Giáo trình kỹ thuật phân tích vật lý” ,NXB KH-KT, tr. 71- 114 61. http://congnghehoahoc.org/forum/showthread.php?t=1026 62.http://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BB%AB_k%E1%BA%BF_m%E1%BA%ABu _rung 63.http://vi.wikipedia.org/wiki/K%C3%ADnh_hi%E1%BB%83n_vi_%C4%91i%E1 %BB%87n_t%E1%BB%AD_qu%C3%A9t