调控(111)取向坡莫合金/Pt多层膜中的界面混合与磁性能

我们展示了由20个周期、每层15 $\r{A}$ 厚的坡莫合金 Ni$_{80}$Fe$_{20}$ at. %（Py）与5 $\r{A}$ Pt组成的多层膜的制备与表征。样品采用两种不同溅射沉积方法制备，即直流磁控溅射（dcMS）与高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS），它们分别对应于沉积Py层时成膜材料的低电离通量分数与中等电离通量分数。研究了衬底粗糙度、工作气体压强与溅射功率对薄膜面内单轴磁各向异性的影响。多层膜通过X射线反射与衍射以及磁光克尔效应（MOKE）进行表征。结果表明，无论衬底表面粗糙度如何，HiPIMS沉积均产生具有独特表面粗糙度的多层膜。由dcMS与HiPIMS沉积制备的多层膜均呈现垂直于膜面的强(111)织构。结果显示，在溅射功率下，与dcMS沉积相比，采用HiPIMS沉积Py层导致各层间最小的界面混合。这与HiPIMS沉积Py的光滑表面有关。然而，这种锐利界面导致更高的矫顽力以及难轴磁滞回线的张开，而具有互混的多层膜呈现明确的面内单轴磁各向异性，即线性难轴。与在相同HiPIMS条件下制备的Py/Cu与Py/CuPt多层膜比较表明，Py/Pt体系获得了较差的面内单轴磁各向异性，其由Py与Pt之间大晶格失配引起的逆磁致伸缩所致。呈现界面混合的Py/Pt多层膜具有更弛豫的界面，因而呈现可忽略的逆磁致伸缩并具有更明确的各向异性。