تاثير دماي بازپخت بر خواص ساختاري و مغناطيسي لايه نازك آهن-پلاتين

Influence of annealing tempreture on the structural and magnetic properties of nanostructured FePt thin films

هدف اصلي اين تحقيق، بررسي خواص ساختاري و مغناطيسي لايه نازك FePt نسبت به دماي بازپخت است. لايه هاي نازك FePt به روش كندوپاش روي زيرلايه شيشه اي با نرخ nm/min 6 و با توان W 110 رسوب داده شدند. خلا اوليه محفظه كندوپاش برابر Torr 7-10×5 و فشار گاز آرگون mTorr 3 در نظر گرفته شد. پس از تهيه نمونه ها، در محدوده ?650-450 به مدت 30 دقيقه بازپخت شدند. شناسايي فازي لايه نازك با استفاده از پراش اشعه ايكس(XRD)، انجام شد. با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) اندازه و يكنواختي دانه ها بررسي و مقايسه گرديد. مورفولوژي و زبري سطح با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) تعيين شد. همچنين خواص مغناطيسي لايه هاي نازك بازپخت شده با استفاده از مغناطومتر ارتعاشي(VSM) بررسي شد. نتايج XRD نشان داد كه با بازپخت لايه نازك در دماي ?450 فاز FePtبا شبكه منظم L10 تشكيل و با افزايش دماي بازپخت پارامتر نظم(S) افزايش يافته و در دماي بازپخت ?650 به بيشترين مقدار خود مي رسد. همچنين نتايج SEM و AFM نشان داد كه علاوه بر افزايش اندازه دانه، زبري سطح نيز در دماهاي بالاتر افزايش يافته و در دماي بازپخت ?650 ساختار سوزني شكل در داخل يك ساختار صفحه اي ايجاد مي شود. خواص مغناطيسي لايه هاي نازك توسط رسم منحني هاي پسماند ارزيابي شد. با بازپخت لايه هاي نازك FePt در دماي ?550 به دليل افزايش پارامتر نظم، فاز فرومغناطيس سخت تشكيل شد. اما در دماي ?600 بهترين خواص ساختاري و مغناطيسي حاصل شد.

The main goal of this study is to investigate the structural and magnetic properties of FePt thin film with respect to the annealing tempreture. The FePt thin films were deposited by RF magnetron sputtering on Corning glass substrates at a room temperature. Base pressure was kept constant at 2×10-7 Torr. The Ar pressure was 3mTorr. Thin films was sputtered with an rf power supply at 110 W, yelding a rate of 6 nm/min. After deposition, samples were annealed in the range of 450-650? for 30 min. Phase identification of thin films was performed using X-ray diffraction (XRD). With employing SEM, the size and uniformity of grains were studied. The morphology and surface roughness was also determined using an atomic force microscopy (AFM). Moreover magnetic properties of annealed thin films were evaluated using a vibrating sample magnetometer (VSM). XRD results showed that the ordered FePt structure is formed at 450? and with an increase in annealing temperature, ordering parameter were enhanced and at 650? reaches at its maximum value. On the other hand surface roughness and grain size increased with increasing temperature. The topography of the film consists of two main kinds of grain: those with a needlelike shape and those in form of platelets. According to the hysteresis loops, hard ferromagnetic FePt phase is formed at 550 ? due to high order parameter. However the best structural and magnetic properties were obtained at 650?.