镍锰镓/磁致伸缩材料/镍锰镓磁驱动记忆合金多层膜研究

提出利用磁致伸缩材料在较低磁场作用下的磁致伸缩效应，在以磁致伸缩材料为中间层的三明治结构多层膜中形成取向应力，协助磁场驱动马氏体孪晶界面移动，降低磁场门槛值,诱发Ni-Mn-Ga合金薄膜产生磁感生应变的新思路。设计镍锰镓/磁致伸缩材料/镍锰镓多层膜结构和取向应力的大小和分布；采用射频磁控溅射技术制备多层膜，考察膜层间界面反应的影响因素及其规律，降低界面反应，保证磁致伸缩材料原有磁致伸缩特性；研究磁致伸缩材料对Ni-Mn-Ga合金薄膜表面形貌、相组成、相变温度和磁学特性等基本性质的影响规律，揭示其影响的物理本质；考察取向应力的形成规律和分布特征，研究取向应力对马氏体形态、亚结构及变体取向的影响，揭示取向应力与外磁场耦合对马氏体孪晶界面移动的驱动作用规律和机制，建立磁场门槛值与取向应力之间的内在联系，为Ni-Mn-Ga合金薄膜在MEMS领域的应用奠定理论基础。

采用磁控溅射方法在单晶硅衬底上生长了高质量的镍锰镓/磁致伸缩材料/镍锰镓磁驱动记忆合金多层膜，研究了多层膜生长规律和晶化行为及其影响因素，阐明了多层膜生长动力学以及晶化动力学的机理；计算和分析了多层膜中取向应力的形成规律和分布特征，阐明了中间层厚度与取向应力之间的关系；研究了制备工艺参数对多层膜表面形貌、表面粗糙度、颗粒尺寸的影响及其规律，揭示了其影响的物理本质；研究了多层膜的马氏体相变行为及晶体学结构特征；研究了多层膜中的马氏体组织结构、亚结构及变体间界面结构，建立了界面结构模型；研究了多层膜的磁学性能，考察了温度和成分对磁化强度和居里温度的影响规律，研究了取向应力与外磁场耦合对磁感生应变的影响及其机制，揭示了取向应力与磁感生应变之间的内在联系，为Ni-Mn-Ga合金薄膜在MEMS领域的应用奠定理论基础。