离子液体中电沉积制备SmCo5薄膜及其性能研究

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随着大数据时代的来临,钐钻磁性薄膜以其在磁存储方面的优异表现,从诸多磁性材料中脱颖而出,发展前景极其广阔。电沉积法制备薄膜材料,操作简单、性价比高,优于其它制备钐钻磁性薄膜的方法。Reline离子液体性能稳定,电化学窗口宽度在6V以上,是很好的电化学溶剂。Sm3+还原电位较负,在水溶液中很难实现还原,本文利用Reline离子液体与Co2+的络合作用,诱导Sm3+使其还原电势正移,达到共沉积的目的。分别选用恒电流法、脉冲法,以单晶硅基底作为工作电极,电沉积钐钴磁性薄膜;恒电流法通过调控电流密度、电镀液成分,以控制镀层中钐、钴元素含量;脉冲法通过控制脉冲电压、频率、占空比达到对镀层成分的调控。制备的钐钻薄膜属于非晶态,经过1000℃退火处理,成功制备出了SmCo5合金薄膜。通过恒电流法制备的SmCo5合金薄膜,择优生长晶面为(111)晶面,平均晶粒尺寸为30nm,矫顽力318.5Oe,超过文献中同类方法制备Sm-Co薄膜矫顽力250Oe;脉冲法制备的SmCo5合金薄膜,择优生长晶面为(002)晶面,平均晶粒尺寸为20nm垂直方向矫顽力483Oe,超过恒电流法制备的SmCo5合金薄膜。SmCo5沿[001]方向为其最易磁化方向,垂直[001]方向为其最难磁化方向,难磁化方向的矫顽力比易磁化方向的矫顽力要大。[001]方向与脉冲法制备的SmCo5薄膜择优生长晶面(002)晶面垂直,与恒电流法制备的SmCo5薄膜择优生长晶面(111)晶面成35.1°角,因此(002)晶面比(111)晶面更难磁化,矫顽力更高。畴壁不能越过晶界,晶粒细化使晶界增多,畴壁迁移更加困难,晶粒细化有利于提高矫顽力;而通过脉冲法制备的SmCo5合金薄膜晶粒尺寸更细,矫顽力高于恒电流法制备的SmCo5合金薄膜。
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