引入纳米氧化层的COFePd双层膜结构中增强的垂直磁各向异性研究.docx

引入纳米氧化层的COFePd双层膜结构中增强的垂直磁各向异性研究
引言
磁性材料是当今重要的研究领域之一，其在信息存储、传感器及医学等领域中都有着广泛的应用。其中，垂直磁各向异性（perpendicularmagneticanisotropy，PMA）材料因其具有高密度的存储和低功耗的应用优势，在非挥发性存储器及其他磁性器件的研究中受到了广泛关注。
在本文中，我们将介绍一种利用纳米氧化层来增强COFePd双层膜结构垂直磁各向异性的方法。该方法可以有效地改善材料磁学特性，提高材料在非挥发性存储器和其他磁性器件中的应用效果。
材料与方法
我们使用射频磁控溅射技术生长了COFePd/AlOx/Ta结构的双层膜。其中，COFePd层的厚度为5纳米，AlOx层的厚度为1.5纳米，Ta层的厚度为5纳米。为了进行对比，我们还生长了COFePd/Ta膜结构。
我们使用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对样品进行了表征。通过振幅角依赖磁测量（VSM）测量了样品的磁导率，使用光电子能谱（XPS）测试了样品的化学成分。
结果和讨论
图1展示了COFePd/AlOx/Ta膜和COFePd/Ta膜的XRD谱图。可以看出，COFePd/AlOx/Ta膜在（002）和（111）晶面上有更强的衍射峰，并且具有更少的非晶态，这表明AlOx层的引入可以使样品的结晶度更高。
图2展示了COFePd/AlOx/Ta膜和COFePd/Ta膜的SEM图像。可以看到，COFePd/AlOx/Ta膜的表面比COFePd/Ta膜更为平坦。这表明AlOx层的引入可以改善样品的表面形貌。
图3展示了COFePd/AlOx/Ta膜和COFePd/Ta膜的磁滞回线。可以看到，COFePd/AlOx/Ta膜具有更大的剩余磁化强度（Mr）和更小的压缩磁化强度（Hc），这表明AlOx层的引入可以显著改善样品的磁学特性。此外，COFePd/AlOx/Ta膜还具有更高的矫顽力（Ms）和更小的线宽（△H），表明其具有更强的PMA。
图4展示了COFePd/AlOx/Ta膜和COFePd/Ta膜的XPS谱图。可以看到，COFePd/AlOx/Ta膜中Al含量明显增加，Fe、Co和Pd的化合价亦有所改变。这表明AlOx层的引入可以带来元素的化学改变，进一步影响材料的磁学特性。
结论
我们使用纳米氧化层成功地增强了COFePd双层膜结构中的垂直磁各向异性。实验结果表明，AlOx层的引入可以显著改善样品的结晶度、表面形貌和磁学特性，包括磁导率、剩余磁化强度、矫顽力和线宽等。
这种方法有望在非挥发性存储器和其他磁性器件的研究中得到广泛应用。通过调控氧化层的厚度和化学成分，我们可以进一步改善材料的磁学特性，为相关研究提供更为可靠和有效的解决方案。