纳米晶共溅射 Ni-Zr 合金薄膜的热演化：结构、磁性与 MD 模拟研究
材料科学
2021-09-30 v1
摘要
通过在自主开发的三枪 DC/RF 磁控溅射装置中进行共溅射，在室温下成功生长出单相且均匀的 Ni10Zr7 纳米晶合金薄膜。该薄膜在合金中可产生长程晶体学有序和化学有序，从而克服了公认的 Ni-Zr 玻璃形成体系向非晶化转变的固有倾向。这些合金的结晶性是其提升在储氢、催化活性及核反应堆工程等应用中效能的理想特征。由于该晶相的热稳定性对于向实际应用转化至关重要，本文通过在 473 K、673 K 和 923 K 下对合金薄膜进行不同时间的系统退火来研究其热稳定性。薄膜在 473 K 下是稳定的，而在 673 K 下退火的效果是产生偏聚，形成纳米晶 Ni（超顺磁性）和非晶 Ni+Zr（非磁性）相。通过多种适用于分析层状构型的技术，对退火前后的物理和磁结构进行了详细分析，各项结果彼此一致。采用极化中子与 X 射线反射测量、掠入射 X 射线衍射、飞行时间二次离子质谱和 X 射线光电子能谱来评估纳米尺度上的相分离。使用基于 SQUID 的磁强计研究宏观磁性质。利用分子动力学计算对该系统进行的模拟退火与实验结果吻合良好。本研究为结晶 Ni-Zr 合金的形成与热演化提供了深入的理解。
引用
@article{arxiv.2109.14228,
title = {Thermal evolution of nanocrystalline co-sputtered Ni-Zr alloy films: Structural, magnetic and MD simulation studies},
author = {Debarati Bhattacharya and T. V. Chandrasekhar Rao and K. G. Bhushan and Kawsar Ali and A. Debnath and S. Singh and A. Arya and S. Bhattacharya and S. Basu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.14228},
year = {2021}
}