近幾十年來，由于L10有序的FePt薄膜具有極大的磁各向異性能量密度，在高密度熱輔助磁記錄（HAMR）介質中具有潛在的應用前景，引起了研究人員的關注。通過添加Au、Ag、Cr、Mn、Cu、Ni等第三元素，可以控制FePt合金膜的磁性各向異性、居里溫度、結構有序溫度和晶體對數取向等材料特性，從而滿足更多領域的應用。

     近期，來自印度Darrang大學的R.K. Basumatary等研究者探究了不同含量和不同條件下制備的Co摻雜FePtCo薄膜FCC結構對磁性能的影響，以及Cu插入層對晶體生長結構和表面粗糙度的影響，該工作被發表在Journal of Alloys and Compounds期刊上。

     在該項工作中，研究者利用MicroSense EZ系列振動樣品磁強計分別對三種不同制備方式，不同Co元素摻雜組分的FePtCo三元合金薄膜的磁學性能進行了表征。研究表明，在原位退火和Cu插層加持的情況下，隨著Co摻雜量的增加，Co和FePt亞晶格之間的反鐵磁耦合FePtCo薄膜的磁化強度和有效磁各向異性能會降低。然而，在退火后處理后，Co的摻雜會增強FePtCo薄膜的鐵磁性質。當Co摻雜量為11％時，薄膜的Ms達到最大值， 17% Co摻雜時薄膜的Ms明顯降低，這表明17% Co摻雜時反鐵磁耦合占主導，導致磁矩減小。11%和17% Co摻雜的性能存在明顯差異，證明Co摻雜量的不同會導致磁耦合類型、磁矩大小、磁各向異性和晶粒尺寸等方面的變化。

     此外，文章還提到插入2 nm Cu底層的FePtCo薄膜不僅表現出了較大的有效磁各向異性能量和凈磁化強度，增強了FePtCo薄膜的磁性能，還可以減小薄膜表面的粗糙度，使其表面更加光滑。綜上兩點，插入Cu底層可以改善FePtCo薄膜的磁性能和表面形貌，使其具有潛在的應用價值。

     其中，該項研究團隊通過MicroSense EZ系列振動樣品磁強計對材料進行面內、面外磁場的磁滯回線、表征矯頑力、飽和磁化強度等參數的表征，探究了制備方式和Co摻雜密度等對FePtCo薄膜磁學性能的影響。綜上所述，FePtCo三元合金薄膜具有磁存儲器件應用的潛力。

圖1. 室溫M-H遲滯曲線，以及合金薄膜矯頑力和飽和磁化強度隨Co含量的變化圖。

（左：沉積FePtCo三元合金薄膜。右：原位退火FePtCo合金薄膜。）

圖2. 2 nm Cu襯底上沉積的FePtCo合金薄膜的室溫M-H遲滯曲線。

圖3. (a)Cu插層膜的Hc和Ms的變化圖，(b)三種條件下沉積的所有薄膜的Keff

隨FePtCo合金薄膜Co含量的變化圖。

圖4. 三種條件下沉積的FePtCo薄膜飽和磁化強度圖。

     本文提到的振動樣品磁強計由MicroSense公司自主研發，該公司目前被美國半導體研發機構科磊公司收購，在振動樣品磁強計方面具備35年的生產研發經驗。EZ系列電磁體振動樣品磁強計具有高精度、高穩定性等特點，可探測10^-7 emu以下的磁矩數據，可準確測量磁性材料的基本磁性能，如磁化曲線，磁滯回線，退磁曲線，熱磁曲線等，得到相應的各種磁學參數，如飽和磁化強度 M，剩余磁化強度，矯頑力H，最大磁能積，居里溫度，磁導率(包括初始磁導率)等，對粉末、顆粒、薄膜、液體、塊狀等磁性材料樣品均可測量。

     在常規磁學測量基礎上，可選配各類選件以滿足更多功能的測量。變溫選件可以擴展測量溫度，可擴展范圍為100K至1300K；快速掃場選件可提升掃場速率，可達1T/s，每秒可獲取1000個數據點；高場選件可提升最大背景磁場；高磁矩選件可以探測30 emu的大磁矩信號；磁電阻選件可以進行電學方面的測量；矢量選件可實現X和Y軸兩個方向磁矩同時測量；自動進樣選件可實現批量全自動測量。另外新增磁光克爾選件、鐵磁共振選件、可進行更多應用領域的磁學測量。

振動樣品磁強計EZ系列

     MicroSense與QD公司合作超過20年，QD公司擁有一支專業、成熟的售后團隊，具備超卓的MicroSense EZ系列VSM產品售后服務能力，選購該產品的國內用戶可以享受到技術能力強、響應速度快的售后服務。

     MicroSense EZ系列VSM已在國內各大高校、企業落戶，在相關磁學領域發揮著及其重要的作用。近幾年國內MicroSense VSM用戶有： 清華大學、中北大學、東華理工大學、華僑大學、中國科學技術大學、東北大學、寧夏大學、河北工業大學、季華實驗室、以及青島、杭州地區工業用戶等。

【參考文獻】

[1] R.K. Basumatary et al., Journal of Alloys and Compounds 955 (2023) 170313

【部分安裝現場圖】

中國科學技術大學 MicroSense EZ7安裝圖

季華實驗室 MicroSense EZ9安裝圖

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1、振動樣品磁強計-VSM：http://sitka.cn/st166724/product_17021086.html