稀土永磁材料包括了SmCo5、Sm2Co17和Nd2Fe14B等含有稀土元素的合金,其具有优良的磁性能,如:居里温度很高,远高于室温;饱和磁化强度很大;具有很强的磁各向异性和矫顽场。稀土永磁材料具有如此优良的磁性能,所以稀土永磁材料在现实生活中有着广泛的应用,比如发电机、马达等;稀土永磁体的薄膜还可用作磁记录介质。稀土作为我国的重要战略资源,一直以来都是材料研究领域的重点。目前,稀土永磁材料的研究多在于制备多晶的稀土永磁材料,然后尽量优化其宏观磁性质,但对其优良的磁性能的物理机理研究却进行得很少。一般认为稀土永磁体系中的铁磁性来源于过渡金属Co（或者Fe）的3d电子,而很强的磁各向异性则与稀土元素的4f电子密切相关。这样的微观理解一直以来缺乏直接的能谱证据,即对其能带结构的直接测量。为了更好的从物理机制解释高磁性能的来源,利用角分辨光电子能谱（ARPES）测量电子能带是最直接的方式。但是由于稀土永磁体内禀的强铁磁性会影响ARPES测量,因此只能通过制备单晶薄膜来降低磁场绝对值（从而减少出射电子的偏转）,从而实现能带的直接测量。本论文的最重要的创新点是利用分子束外延技术（MBE）来生长出高质量的Sm2Co17单晶薄膜,并利用原位角分辨光电子能谱探究了 Sm2Co17的电子结构。这种结合在凝聚态物理的很多研究中取得了很大的成功,但是在稀土永磁体材料的研究中尚属首次。具体而言,本文的主要成果总结如下:在Al2O3衬底上摸索出了生长高质量的Sm2Co17单晶薄膜的条件。通过原位的电子衍射确定了薄膜样品的外延性质和高质量。XRD的测量确定了其主要为Sm2Co17相,并且发现其含有的杂相比例不超过百分之一。同时进一步进行了电阻率测量和不同温度的M-H测量,确定了薄膜样品具有明显铁磁性,并且发现其居里温度明显高于室温,而且饱和磁化强度从室温到低温变化很小,而矫顽场在低温下有明显提高。对生长的Sm2Co17单晶薄膜进行了原位ARPES测量（这也是本论文最重要的创新之处）。ARPES的测量观察到了 Sm2Co17清晰的能带,并且在费米能量附近发现有非常明显的平带以及很高的态密度,与巡游铁磁的Stoner模型相符合,证明Sm2Co17的铁磁很可能确实来自非常巡游的Co 3d电子。与此同时,通过系统的变光子能量和温度依赖测量,同时结合能带色散分析,我们也发现Sm的4f电子也对费米面有很明显的贡献,说明Sm的4f电子对于Sm2Co17的铁磁性也具有重要的贡献。这些结果对于从根本上理解Sm2Co17的铁磁性质和微观机理,为未来设计更好的稀土永磁材料奠定理论基础。本论文由五部分构成,主要内容如下:第一章为绪论,主要介绍了稀土永磁体的背景,磁记录薄膜材料以及固体的铁磁性质,为后面讨论做准备。第二章为实验技术和实验仪器,对超高真空技术、分子束外延技术、反射高能电子衍射仪和角分辨光电子能谱进行了介绍。第三章为Sm2Co17的薄膜生长和物性表征。通过分析晶格匹配度,选择了 A1203为衬底,Co为过渡层。并且通过调节生长条件来获得质量最高的薄膜。同时,对薄膜进行了物性表征,通过XRD测量确定了生长的薄膜为Sm2Co17,同时测量了薄膜的电阻率和磁性能,发现薄膜的居里温度明显高于室温,并且拥有优良的磁性能。第四章讨论Sm2Co17的ARPES测量结果和电子结构。通过对比Co过渡层以及不同厚度Sm2Co17膜的能带,发现Sm2Co17的能带与过渡层Co的能带有很大差异。同时也测量了 Sm2Co17的费米面以及HeⅠ和HeⅡ两种不同光源下的能带结构,观察到费米能附近有很强的态密度以及明显的平带,表现出了巡游的铁磁性质。最后测量了不同温度的能带结构,发现Sm3+和Sm2+的谱权重都有很强的温度依赖关系,与不同温度下测量的矫顽场或许存在一定的关联性。第五章对论文进行了总结和展望。