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摘要铁硅非晶软磁材料具有磁导率高，电阻率大，磁损低等优点。但是由于其非晶态实际上属于亚稳态，因此其制备上会有一定难度。本实验使用磁控溅射法制备铁硅非晶薄膜，使用EDS、XRD、PPMS、SEM等设备对其进行分析。并对其成分变化对非晶薄膜生长的影响，发现其Fe-Si体系在Si含量在65%与30%之间形成非晶的能力非常强，然而制备时压强的大小对非晶形成的影响很大，压强越大，非晶越难形成。对不同成分试样进行磁性测试，因为Fe元素具有铁磁性，所以Fe含量越高，其磁性越优异。27163
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关键词 非晶软磁材料 FeSi非晶薄膜 磁控溅射系统 软磁性能
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Magnetron Sputtering Deposition make Fe-Si amorphous alloy film,and its soft magnetic performance
Abstract
Fe based amorphous soft magnetic alloy have good soft magnetic properties,such as high magnetization and electrical resistivity .But amorphous material are thermodynamics instable material，so it is hard to prepared Fe-Si amorphous alloy film.In this paper,we used Magnetron Sputtering Deposition System to prepared Fe-Si amorphous alloy film,and test the samples by XRD.EDS.PPMS and SEM. It has a good ability to be glass when Si proportion is 65%-30% ,and pressure has big influence for preparing glass: the bigger pressure, the harder to make sample become glass. We tested samples with different proportion about their magnetic property ,because Fe has ferromagnetic property ,the more Fe the sample has, the better magnetism it keep.
Keywords Soft Magnetic Component of Amorphous Alloy Fe-Si amorphous alloy film Magnetron Sputtering Deposition System;soft magnetic performance
目 次
1 绪论 1
1.1课题背景与意义 1
1.2非晶金属的研究历程 2
1.3非晶的结构特点 3
1.4铁基非晶材料的特点与发展趋势 3
1.5磁控溅射法的原理和特点及应用 4
2 实验与分析方法 6
2.1 本文研究内容 6
2.2 试样的制备 6
2.2.1 试样基底的选择与准备工作 6
2.2.2 磁控溅射设备 8
2.2.3 Fe-Si非晶样品的制备 9
2.3实验分析 10
2.3.1 成分分析 10
2.3.2 非晶态分析 11
2.3.3形貌分析 12
2.3.4 磁性能分析 12
第三章 铁硅非晶薄膜的制备与性能的研究 14
3.1铁硅非晶薄膜的制备 14
3.2 对试样非晶形成能力进行的分析 15
3.3 样品非晶薄膜的形貌 19
3.4 试样成分与磁性关系 22
结论 26
致谢 27
参考文献 28
1 绪论
1.1课题背景与意义
在材料发展的历史长河中，有很长一段时间，人们使用的都是晶体材料。尤其是在与金属的使用上，铜器，铁器在近万年的时间中几乎都是晶态的，这是因为金属本身的特性和微观结构，使它们很难被加工为非晶态。由于非晶态实际上属于亚稳态结构，所以制备起来十分困难。根据前人的经验，制备稳定的非晶合金需要满足三个条件：1.有三种或是那种以上组元构成2.组元间要有比较大的负混合热3.组成元素原子之间有比较大的尺寸差。非晶合金第一次被公开研制出的是德国科学家Kramer[1]，他和他的团队利用气相沉积法制备出了第一个金属非晶薄膜，为材料领域开辟出了一个新的天地，打开了新的纪元。由于非晶材料的优越性能，非晶材料受到了人们的广泛关注，引来众多才俊研究。在短短几十年内，非晶材料的制备方法已经趋于完备，合金种类也越来越多。相信凭借其优异的性能，非晶材料会在未来深入到人们生活的各个方面，例如：医疗，电子，建筑，等等[2]。Fe基非晶材料由于其具有优秀的磁性，也在整个非晶材料家族中备受关注，现在已经制备出的铁基软磁材料如:FeSiB、FeMo等都具有非常高的磁性，非常具有现实意义和研究价值，本实验将采用磁控溅射的方法制备FeSi非晶软磁材料，并采用XRD、EDS、PPMS等试验仪器检测其组成组分，测试其磁性能，探究不同成分为材料本身带来的不同性能。非晶材料代替传统磁性材料已经是大趋势，作为非晶磁性材料主要应用的电磁线圈的铁芯来说，其激磁功率只是传统硅钢的十分之一，如果将全部电磁线圈都换成非晶材料，其一年可以为人们省下60亿度电[3].选用的磁控溅射法制备的非晶材料与传统的急冷甩带法不一样的在于磁控溅射法可以制备薄膜材料，薄膜材料可以镀在不论任何形状的块状材料表面，在具有磁性等特性的基础上，还可以发挥非晶材料本身优异的机械性能，保护材料本身。