Structure and magnetic properties of the NiFe films electrodeposited in non-stationary modes

Abstract

Ni-rich permalloy (NiFe) lms were prepared using electrodeposition in di erent modes from sulfate electrolyte. As modes were determined regime of direct current (DC), pulse current (PC) and pulse-reverse current (RC). Correlation between technological modes of preparation, chemical composition, structural characteristics and magnetic parameters was established. Based on EDX data it was shown that Fe content in samples varied from 17.4 to 42.1 at.%, depending on deposition modes. It opens broad perspectives for chemical control of the permalloy lms from one electrolyte. This is technologically convenient. Based on XRD data it was concluded that samples were single-phase. The surface morphology was analyzed using AFM. Pulse-reverse (RC) lm surface are rough and have observable mostly fused grains, which signi cantly di ers from DC and PC lm surfaces, which are smooth and have no distinguishable grains. The Rq values of RC lm is around 27.9 nm, while DC and PC lms have Rq values of 9.6 nm and 4.1 nm, respectively. Based on DSC data all the phase transitions in investigates samples and their transition temperatures were detected and compared with bulk analogs. Temperature dependences of the magnetic susceptibility and eld dependences of the speci c magnetization were measured. Main magnetic parameters were established. It was demonstrated that the synthesized NiFe lms have a significant magnetic anisotropy. It was demonstrated the correlation between NiFe electrodeposition modes and their magnetic properties. Obtained results open broad perspectives for modi cation of the standard electrodeposition processes of Ni-rich permalloy lms preparation for practical applications in the eld of magnetic sensors and shields for electromagnetic protection.

Пленки пермаллоя с высоким содержанием никеля (NiFe) были получены методом электроосаждения в режимах, отличных от сульфатного электролита. В качестве режимов были выбраны режимы постоянного тока (DC), импульсного тока (PC) и импульсно-обратного тока (RC). Была установлена корреляция между технологическими режимами получения, химическим составом, структурными характеристиками и магнитными параметрами. На основе данных EDX было показано, что содержание железа в образцах варьировалось от 17,4 до 42,1 ат.% в зависимости от режимов осаждения. Это открывает широкие перспективы для химического контроля пленок пермаллоя из одного электролита. Это технологически удобно. На основании данных рентгенографии был сделан вывод о том, что образцы были однофазными. Морфология поверхности была проанализирована с помощью АСМ. Поверхность пленок с обратным импульсом (RC) является шероховатой и имеет заметные, в основном, оплавленные зерна, что значительно отличается от поверхностей пленок DC и PC, которые являются гладкими и не имеют различимых зерен. Значения Rq для пленок RC составляют около 27,9 нм, в то время как пленки DC и PC имеют значения Rq 9,6 нм и 4,1 нм соответственно. На основе данных ДСК были обнаружены все фазовые переходы в исследуемых образцах и их температуры перехода, которые были сопоставлены с объемными аналогами. Были измерены температурные зависимости магнитной восприимчивости и зависимости удельной намагниченности от поля. Были установлены основные магнитные параметры. Было продемонстрировано, что синтезированные пленки NiFe обладают значительной магнитной анизотропией. Была продемонстрирована корреляция между режимами электроосаждения NiFe и их магнитными свойствами. Полученные результаты открывают широкие перспективы для модификации стандартных процессов электроосаждения пленок пермаллоя, обогащенных никелем, для практического применения в области магнитных датчиков и экранов для электромагнитной защиты.