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作为一类新型的功能材料,Fe-Ga合金薄膜有望克服块体Fe-Ga合金的缺点,拥有比Terfenol-D薄膜更好的性能,所以,对Fe-Ga薄膜的研究是凝聚态物理和材料科学领域的前沿课题。本文利用射频磁控溅射方法,在MgO(100)、MgO(110)、MgO(111)、Si(100)和SrTiO3(100)衬底上制备了不同厚度的Fe81Ga19薄膜,利用原子力显微镜、X射线衍射仪和振动样品磁强计表征了 Fe81Ga19薄膜的微观形貌、晶相结构和磁性能,研究了薄膜厚度、衬底取向、衬底种类及热处理方式对Fe81Ga19薄膜微结构和磁性能的影响。表面形貌和晶相结构的研究结果表明,随着薄膜厚度的增加,Fe81Ga19薄膜的颗粒逐渐增大,颗粒尺寸从60 nm增至106 nm,表面越来越平整,致密性越来越好。不同衬底制备的薄膜颗粒尺寸与形状大致相同,相比之下,Fe81Ga19/MgO(100)薄膜的致密性更高,衬底覆盖度更高。所有的Fe81Ga19薄膜均为体心立方结构,主相为无序的A2相。随着薄膜厚度的增加,薄膜的晶粒尺寸有所增大,从13 nm增加到66nm,薄膜的结晶性变好,因此,增加薄膜厚度有利于Fe81Ga19薄膜的晶化。所制备的样品中,Fe81Ga19/MgO(100)薄膜的晶体结构较好。另外,使用管式炉,将薄膜在N2气中加热至500℃,可以发现,薄膜的颗粒尺寸进一步增大,但是对晶相的影响不太显著。磁性测量结果表明,所制备的薄膜样品均表现出典型的铁磁特性,其中厚度为50 nm的薄膜样品磁性能较好,矫顽力约为27 Oe,饱和磁化强度为10073 Oe,饱和磁场约50 Oe,剩磁比为0.98。随着厚度的增大,薄膜样品的矫顽力先增大后趋于不变,饱和磁化强度呈先下降后上升的趋势,剩余磁化强度总体呈减小的趋势。相较而言,MgO(100)衬底上制备的Fe81Ga19薄膜磁性能较好。热处理对薄膜的磁性影响较大,饱和磁化强度与剩余磁化强度显著减小,矫顽力增大。综上所述,研究表明,厚度为300 nm和50 nm的Fe81Ga19/MgO(100)薄膜结晶度良好,结构致密,矫顽力较小,饱和磁化强度较大,饱和磁场较小。