Рентгенодифракционное исследование тонких металлических пленок с магнитными слоями сплава Fe-Cr-Co

  • Вячеслав Станиславович Зайончковский Калужский филиал «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», ул. Баженова, 2, Калуга 248000, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-6519-6003
  • Ирина Александровна Антошина Обнинский институт атомной энергетики — филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Студенческий городок, 1, Обнинск 249034, Калужская обл., Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-9143-2404
  • Чжо Чжо Аунг Калужский филиал «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», ул. Баженова, 2, Калуга 248000, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-8427-3046
  • Евгений Игоревич Исаев Обнинский институт атомной энергетики — филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Студенческий городок, 1, Обнинск 249034, Калужская обл., Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-1777-5342
  • Игорь Матвеевич Миляев Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Ленинский пр. 49, Москва 119334, Российская Федерация
DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2020.22/2529
Ключевые слова: магнетронное напыление,, тонкие пленки,, коэрцитивная сила,, вакуумный отжиг,, фазовый состав

Аннотация

Цель статьи – определение фазового состава структур пленочных постоянных магнитов со слоями сплава Fe-Cr-Co микронного диапазона толщин, называемого сплавом Kaneko. Знание фазового состава необходимо для разработки физико-технологических подходов создания оптимальных структур на подложках монокристаллического кремния с пленочным постоянным магнитом на основе дисперсионно-твердеющего сплава с вектором намагниченности в плоскости кремниевой подложки.
Методом магнетронного напыления на кремниевой подложке были  получены трехслойные металлические пленки: слой дисперсионно-твердеющего сплава на основе системы Fe-Cr-Co (толщиной 3600 нм), компенсационный медный слой (3800 нм) и ванадиевый адгезионно-барьерный слой (110 нм). Сформированные на кремниевой подложке многослойные пленки подвергались одноминутному отжигу в высоком вакууме в диапазоне температур 600–650 °С. Методом рентгеновской дифракции выполнен качественный фазовый анализ структур, полученных
магнетронным напылением и подвергнутых одноступенчатой термической обработке.
Определено, что в слое дисперсионно-твердеющего сплава на основе системы Fe-Cr-Co, полученного магнетронным напылением, не образуются окислы основных компонентов и s-фаза, как в процессе получения, так и после высоковакуумного «быстрого» одноминутного отжига в диапазоне температур 600–650 °С. При температуре отжига 630 °С наблюдается максимальная интенсивность рентгеновской линии (110) a-фазы, что свидетельствует о формировании преимущественно a-твердого раствора и является предпосылкой для корректного проведения последующих ступеней отжига для спинодального распада этой фазы.

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Kaneko H., Homma M., Nakamura K. New ductile permanent magnet of Fe-Cr-Co system. AJP Conference Proceedings. 1972;5: 1088–1092. DOI: https://doi.org/10.1063/1.2953814
  2. Tsung-Shune Chin, Kou-Her Wang, Cheng-Hsiung Lin. High coercivity Fe-Cr-Co thin fi lms by vacuum evaporation. Japanese Journal of Applied Physics. 1991;30(8): 1652–1695. DOI: https://doi.org/10.1143/jjap.30.1692
  3. Chang H. C., Chang Y. H., Yao S. Y. The magnetic properties and microstructures of Fe-Cr-Co thin fi lms obtained by ion beam sputtering. Materials Science and Engineering B. 1996; 39(2): 87–94. DOI: https://doi.org/10.1016/0921-5107(95)01428-4
  4. Masahiro Kitada, Yoshihisa Kamo, Hideo Tanabe. Magnetoresistive thin-fi lm sensor with permanent magnet biasing film. Journal of Applied Physics. 1985;58(4): 1667–1670. DOI: https://doi.org/10.1063/1.336058
  5. Rastabi R. A., Ghasemi A., Tavoosi M., Ramazani M. Magnetic features of Fe-Cr-Co alloys with tailoring chromium content fabricated by spark plasma sintering. Magnetic Materials. 2017;426(15): 742–752. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.10.132
  6. Zubair Ahmad, Zhongwu Liu, A. ul Haq. Synthesis, magnetic and microstructural properties  of Alnico magnets with additives. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017;428: 125–131. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.12.023
  7. Jin Y., Zhang W., Kharel P. R., Valloppilly S. R., Skomski R., Sellmyer D. J. Effect of boron doping on nanostructure and magnetism of rapidly quenched Zr2Co11-based alloys. AIP Adv. 2016;6(5): 056002. DOI: https://doi.org/https://doi.org/10.1063/1.4942556
  8. Lin Zhang, Zhaolong Xiang, Xiaodi Li, Engang Wang. Spinodal decomposition in Fe-25Cr-12Co alloys under the infl uence of high magnetic fi eld and the effect of grain boundary. Nanomaterials (Basel). 2018;8(8): 578. DOI: https://doi.org/10.3390/nano8080578
  9. Zayonchkovskiy V., Kyaw A. K., Milyaev, I., Perov N., Prokhorov I., Klimov A., Andreev A. (2019). Thin metal fi lms with dispersion-hardening magnetic layers of Fe–Cr–Co alloy. Kondensirovannye Sredyi Mezhfaznye Granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2019;21(4): 505–518. DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/2362
  10. Миркин Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Физматгиз; 1961. 863 с.
  11. Сайт компании NanoFocus. Режим доступа: https://m.nanofocus.de/en/
  12. Сайт компании ООО “ГЕО-НДТ”. Режим доступа: https://www.geo-ndt.ru/pribor-6855-rentgenoflyorescentnii-analizator-metekspert.htm
  13. Справочник по цветным металлам. Режим доступа: https://libmetal.ru/index.htm
  14. Сайт «Всё о металлургии». Режим доступа:  http://metal-archive.ru/vanadiy/955-mehanicheskiesvoystva-vanadiya.html
  15. Громов Д. Г. Мочалов А. И., Сулимин А. Д., Шевяков В. И. Металлизация ультрабольших интегральных схем. М.: БИНОМ; 2012. 277 с.
  16. Лякишев Н. П., Банных О. А., Рохлин Л. Л. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник в трех томах. М.: Машиностроение; 1997. 872 c.
  17. Кекало И. Б., Самарин Б. А. Физическое металловедение прецизионных сплавов. Сплавы с особыми магнитными свойствами. M.: Металлургия; 1989. 496 с.
  18. ГОСТ 24897-81. Материалы магнитотвердые деформируемые. Solid magnetic deformed materials. Marks. М.: Издательство стандартов; 1981. 21 с.
  19. Bragg W. L. The diffraction of short electromagnetic waves by a crystal. Proceedings of the Cambridge Philosophical Society, 17, 43–57 (1913). Communicated by Professor Sir J. J. Thomson. Read 11 November 1912. In: X-ray and Neutron Diffraction. Elsevier; 1966. p. 19–125. DOI:  https://doi.org/10.1016/b978-0-08-011999-1.50015-8
  20. Кремний. Физическая энциклопедия. Гл. ред. А. М. Прохоров. М.: Советская энциклопедия; 1990. 704 с.
  21. Vompe T. N., D’yakonova N., Milyaev I., Prutskov M. Kinetics of s-phase formation in a strain aging hard magnetic Fe-33% Cr-12% Co-2% Cu alloy. Russian Metallurgy (Metally). 2012;(1): 55–57. DOI: https://doi.org/10.1134/s0036029512010168
  22. Генералова К. Н., Ряпосов И. В., Шацов А. А. Порошковые сплавы системы Fe-Cr-Co, термообработанные в области «гребня». Письма о материалах. 2017;7(2): 133–136. DOI: https://doi.org/10.22226/2410-3535-2017-2-133-136
  23. Медь. Физическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия; 1992. 672.
  24. International Centre for Diffraction Data (ICDD).Режим доступа: www.icdd.com
  25. Козвонин В. А., Шацов А. А., Ряпосов И. В. Поликомпонентные концентрационнонеоднородные сплавы системы Fe–Cr–Co–Si–B повышенной плотности. Вестник ПНИПУ. Машиностроение материаловедение. 2016;18(4): 188–202. DOI: https://doi.10.15595/2224-9877/2016.4.14

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Вячеслав Станиславович Зайончковский, Калужский филиал «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», ул. Баженова, 2, Калуга 248000, Российская Федерация

к. ф.-м. н., доцент кафедры материаловедение и химия, Калужский филиала МГТУ им. Н. Э. Баума-
на, Калуга, Российская Федерация; e-mail: zajonc4340@gmail.com. 

Ирина Александровна Антошина, Обнинский институт атомной энергетики — филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Студенческий городок, 1, Обнинск 249034, Калужская обл., Российская Федерация

к. ф.-м. н., доцент отделения лазерных и плазменных технологий, Обнинский институт атомной энергетики — филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Обнинск, Калужская обл., Российская Федерация; e-mail: antoshina_irina@mail.ru.  

Чжо Чжо Аунг, Калужский филиал «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет)», ул. Баженова, 2, Калуга 248000, Российская Федерация

аспирант, Калужский филиала МГТУ им. Н. Э. Баумана, Калуга, Российская Федерация

Евгений Игоревич Исаев, Обнинский институт атомной энергетики — филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Студенческий городок, 1, Обнинск 249034, Калужская обл., Российская Федерация

к. ф.-м. н., доцент отделения лазерных и плазменных технологий, Обнинский институт атомной энергетики — филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Обнинск, Калужская обл., Российская Федерация; e-mail: e.isaev87@gmail.com.

Игорь Матвеевич Миляев, Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Ленинский пр. 49, Москва 119334, Российская Федерация

д. ф-м. н., в. н. с., Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, Российская Федерация.

Опубликован
2020-03-20
Как цитировать
Зайончковский, В. С., Антошина, И. А., Аунг, Ч. Ч., Исаев, Е. И., & Миляев, И. М. (2020). Рентгенодифракционное исследование тонких металлических пленок с магнитными слоями сплава Fe-Cr-Co. Конденсированные среды и межфазные границы, 22(1). https://doi.org/10.17308/kcmf.2020.22/2529
Выпуск
Том 22 № 1 (2020)
Раздел
Статьи

Copyright (c) 2020 Конденсированные среды и межфазные границы

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC