金属学报  2011, Vol. 47 Issue (4): 469-474    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2010.00546

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Co-C纳米复合薄膜的微结构、磁性能和磁输运特性

唐瑞鹤1), 杨志刚1), 张弛1), 杨白2), 刘晓芳2), 于荣海2)

1) 清华大学材料科学与工程系先进材料教育部重点实验室, 北京 100084 2) 北京航空航天大学材料科学与工程学院, 北京 100191

MICROSTRUCTURE, MAGNETIC AND MAGNETOTRANSPORT PROPERTIES OF Co-C NANOCOMPOSITE THIN FILMS

TANG Ruihe1), YANG Zhigang1), ZHANG Chi1), YANG Bai2), LIU Xiaofang2), YU Ronghai2)

1) Key Laboratory of Advanced Materials, Department of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084 2) School of Materials Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191

唐瑞鹤 杨志刚 张弛 杨白 刘晓芳 于荣海. Co-C纳米复合薄膜的微结构、磁性能和磁输运特性[J]. 金属学报, 2011, 47(4): 469-474.
, , , , , . MICROSTRUCTURE, MAGNETIC AND MAGNETOTRANSPORT PROPERTIES OF Co-C NANOCOMPOSITE THIN FILMS[J]. Acta Metall Sin, 2011, 47(4): 469-474.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(1031 KB)   摘要: 采用磁控溅射法在硅基片上制备了Co原子分数为13.0%的Co-C纳米复合薄膜. 在真空条件下, 对薄膜进行退火处理, 退火温度从 473 K逐步提高至773 K, 保温时间30 min. 形貌观察表明, 未经退火处理的薄膜中, Co颗粒均匀分布在非晶C基体中, Co颗粒尺寸为1.5-3.0 nm; 673 K退火后, Co颗粒尺寸增大. 磁性能测试表明, 未经退火处理的薄膜磁性较弱, 随着退火温度升高, 薄膜的磁化强度和矫顽力均明显增大; 当退火温度增加至673-773 K时, 薄膜呈现出低温铁磁性、室温超顺磁性的典型颗粒体系磁性特征. 磁输运特性研究表明, 未经退火处理的薄膜在温度为4.2 K, 磁场为3980 kA/m时表现出1.33%的负磁电阻, 随着退火温度升高, 样品磁电阻值下降; 电阻与温度关系在4.2-60 K范围内符合lnR-T-1/4线性关系, 磁输运遵循变程跳跃 (variable range hopping)传导机制. 关键词 ： Co-C纳米复合薄膜,  退火,  微结构,  磁输运特性,  磁性能     Abstract：Co-C nanocomposite thin films with a Co atomic content of 13.0% were fabricated onto Si (100) substrates by magnetron co-sputtering technique. Post annealing was carried out in vacuum at annealing temperature ranging from 473 K to 773 K for 30 min. TEM images indicate that the Co nanoparticles are dispersed uniformly in an amorphous carbon matrix for the as-deposited samples, and Co particle size is in a range of 1.5-3.0 nm. After annealing at 673 K, the average Co particle size is enlarged distinctly. Magnetization hysteresis loops reveal that the as-deposited thin films show low magnetization. As annealing temperature is increased, both magnetization and coercivity are enhanced significantly. The samples annealed at 673 K and 773 K show ferromagnetic behaviors at low temperature, and superparamagnetic behaviors at room temperature, which are characteristic magnetic features for granular system. A negative magnetoresistance (MR) of 1.33% is observed for the as-deposited Co-C thin films at 4.2 K in the applied magnetic field of 3980 kA/m. The MR value decreases with increasing annealing temperature. Resistance (R) versus temperature (T) curves exhibit a good linear relationship of lnR-T-1/4 at a broad low temperature range, suggesting that the conduction in Co-C nanocomposite thin films follows the variable range hopping transport mechanism. Key words： Co-C nanocomposite thin film    annealing    microstructure    magnetotransport property    magnetic property 收稿日期: 2010-10-13      基金资助: 国家自然科学基金项目50771058和50729101以及国家重大基础研究项目2010CB934602资助 作者简介: 唐瑞鹤, 女, 1985年生, 博士生 服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 唐瑞鹤 杨志刚 张弛 杨白 刘晓芳 于荣海 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2010.00546      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2011/V47/I4/469 [1] Berkowitz A E, Mitchell J R, Carey M J, Young A P, Zhang S, Spada F E, Parker F T, Hutten A, Thomas G. Phys Rev Lett, 1992; 68: 3745 [2] Xiao J Q, Jiang J S, Chien C L. Phys Rev Lett, 1992; 68: 3749 [3] Galli G, Martin R M, Car R, Parrinello M. Phys Rev Lett, 1989; 62: 555 [4] Galli G, Martin R M, Car R, Parrinello M. Phys Rev, 1990; 42B: 7470 [5] McCulloch D G, McKenzie D R, Goringe C M. Phys Rev, 2000; 61B: 2349 [6] Haerle R, Riedo E, Pasquarello A, Baldereschi A. Phys Rev, 2001; 65B: 045101 [7] Yu M, Liu Y, Sellmyer D J. 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