具有垂直磁各向异性（PMA）的铁磁性薄膜可以用于构建基于自旋转移矩效应的磁性随机存储器（STT-MRAM）的磁隧道结，其中铁磁/氧化物薄膜由于其稳定的垂直磁各向异性、高的隧道磁电阻和较低的磁化翻转临界电流密度一直受到研究人员的广泛关注，但铁磁/氧化物界面处的氧化情况对薄膜磁各向异性的影响仍然需要进一步研究。本文利用磁控溅射技术制备了Ta(5)/CoFeB(1)/MgO(2)/Ta(2)(in nm)薄膜，其中的MgO层采用两种方法在相同氩气流量下制备：MgO靶材的射频溅射方法和直流溅射Mg靶的同时通入氧气的反应溅射方法，采用前一种方法制备的样品记为样品A，后者记为样品B。实验结果表明，样品A在制备态下的有效磁各向异性常数K_eff= -0.69×10⁶erg/cm³，表现为面内磁各向异性（IMA）；而对于样品B，在制备态下K_eff= 1.51×10⁶erg/cm³，表现为垂直磁各向异性（PMA），并且在250℃退火后，K_eff进一步提高到了2.94×10⁶erg/cm³。利用X射线光电子能谱（XPS）对不同温度下退火后的样品A和B的CoFeB/MgO界面的化学状态进行了分析，结果表明退火温度在300℃以下的样品A和B的CoFeB/MgO界面处Fe氧化物与Fe单质的成分比（ε）约在0.65-0.75范围内时，界面处于适度氧化状态，薄膜表现出PMA；当ε超出上述范围，薄膜表现为IMA。此外，高分辨透射电镜（HRTEM）分析表明，样品B在退火前后CoFeB和MgO层没有结晶的情况出现，且在本体系中没有发现晶化对界面化学状态影响，因此对磁各向异性的影响并不明显。本文通过铁磁/氧化物界面处的氧化状态的定量分析，进而为判定薄膜的磁各向异性提供重要参考依据。

磁控溅射,垂直磁各向异性,XPS