磁控溅射Ca(La)B6纳米薄膜的结构和磁学性能研究

碱土族硼化物六硼化钙（CaB6）及掺有La或Eu等元素的CaB6具有磁性这一现象难以用经验电子理论解释，至今有关其磁性来源仍然是具有争议的科学问题，这凸现出基础研究的必要性。本项目拟以使用磁控溅射镀膜的方法获得高结晶度、成分可控、结构明确的Ca(La)B6纳米薄膜为出发点，采用XPS、GRIX、AFM、FESEM和HRTEM等手段分析磁控溅射主要工艺参数对纳米薄膜的晶体结构、成分及形貌的影响规律；探索掺杂的La元素的浓度和位置对Ca(La)B6磁学性能的影响，分析磁化强度随外加磁场和温度的关系，建立饱和磁化强度、矫顽力与La的相关性；通过拉曼散射及红外光谱分析，探索Ca(La)B6薄膜的分子转动和声子振动模式，分析La对B-B八面体的体内、体外键长的影响，从原子/电子尺度上探明其磁性来源究竟是外来的还是内在的，揭示出磁性的本质和变化规律，为CaB6材料在磁学功能设计与调控提供理论依据。

六硼化钙（CaB6）以及掺有La等元素的CaB6具有磁性这一现象难以用经验电子理论解释，至今有关其磁性来源仍然是具有争议的科学问题。本项目通过磁控溅射的方法成功制备出结晶度高、成分可控的CaxLa1-xB6纳米薄膜；利用XPS、GRXRD、AFM、FESEM和HRTEM等分析测试方法对薄膜的结构以及形貌进行了表征；研究了偏压、功率以及气压对薄膜的影响，分析了薄膜的生长机理。在阴影效应以及不同晶面原子迁移能力不同的共同作用下，薄膜最终呈现由四个（110）晶面包围形成的具有（100）取向的类金字塔尖状表面形貌。利用拉曼散射光谱研究了B-B键长与La浓度的关系。利用AGM对薄膜的磁性进行了表征，发现随着溅射时间的增加，薄膜磁性减弱。La浓度为1at.%时薄膜的饱和磁化强度最大。通过酸洗排除了铁等杂质的影响；最后得出磁性来源于材料自身晶格畸变以及结构缺陷的结论。