本文關(guān)鍵詞： 軟磁薄膜 各向異性 高頻磁性　出處：《蘭州大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：軟磁材料具有高的飽和磁化強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率、低損耗等優(yōu)良特性,在工業(yè)和日常生活中廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)磁芯、磁頭、變壓器、互感器等電子元器件。近年來(lái),隨著電子信息產(chǎn)品的不斷發(fā)展以及磁性元件需求的日益增長(zhǎng),軟磁材料逐漸向高頻化、小型化、集成化、薄型化方向發(fā)展,磁性材料不但要滿足高頻率,還得具有低損耗、耐久性、可靠性、低成本和抗電磁干擾等特點(diǎn),,因此軟磁薄膜在高頻的應(yīng)用方面的研究尤為重要。在這些應(yīng)用中,通常均希望材料有高的飽和磁化強(qiáng)度4πMs、高的磁導(dǎo)率μ和低的矯頑力Hc。在軟磁材料中,Fe基軟磁材料的4πMs相對(duì)較大,滿足了軟磁薄膜在高頻應(yīng)用的條件之一。其中,FeCo合金具有高的飽和磁化強(qiáng)度和居里溫度,FeNi合金的軟磁性優(yōu)異、磁導(dǎo)率高、矯頑力低,FeGa合金的延展性和抗壓性以及磁致伸縮較好。這些軟磁薄膜在磁存儲(chǔ)設(shè)備、磁感應(yīng)和微波應(yīng)用方面有很重要的現(xiàn)實(shí)意義和潛在價(jià)值,因此,研究這些薄膜的各向異性以及高頻磁性就變得十分重要和具有意義。本論文中薄膜主要使用電化學(xué)沉積和磁控濺射的制備方法,根據(jù)不同薄膜的特性,分別對(duì)FeCo薄膜、FeNi薄膜和FeGa薄膜的各向異性及其高頻磁性進(jìn)行了研究。本論文的主要結(jié)果如下:研究了以Fe、Co、Ni及其合金為主的Fe基軟磁薄膜中,電沉積過(guò)程中磁場(chǎng)誘導(dǎo)薄膜各向異性的情況,并研究了誘導(dǎo)磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向?qū)eCo薄膜各向異性的影響;在非常小的誘導(dǎo)磁場(chǎng)下FeCo薄膜并不能誘導(dǎo)出很好的面內(nèi)單軸各向異性,改變誘導(dǎo)磁場(chǎng)的方向由面內(nèi)轉(zhuǎn)向面外,薄膜也可誘導(dǎo)出面內(nèi)單軸各向異性。另外,磁場(chǎng)不能對(duì)厚度較小的FeCo薄膜誘導(dǎo)出很好的面內(nèi)單軸各向異性;通過(guò)電沉積制備的FeCo合金與氧化石墨烯RGO復(fù)合的薄膜,提高了薄膜的高頻性能。利用VSM、ESR和VNA-FMR三種方法測(cè)量薄膜4πMs私和Hk結(jié)果表明:通過(guò)VSM得到的4πMs和Hk的值比從ESR和VNA-FMR得到的誤差大;對(duì)于較薄的薄膜,從ESR得到的4πMs的值比VNA-FMR的準(zhǔn);對(duì)于較厚的薄膜從這兩種方法得到的4πMs的值都準(zhǔn)確。另外,薄膜的面內(nèi)各向異性對(duì)ESR和VNA-FMR方法所得的4πMs的值影響不大,對(duì)Hk值的影響比較大。對(duì)不同厚度FeNi薄膜的面外鐵磁共振譜說(shuō)明,隨著測(cè)量角度向面外轉(zhuǎn)動(dòng),共振場(chǎng)逐漸增大,并且出現(xiàn)表面模式和體模式。當(dāng)FeNi薄膜出現(xiàn)條紋疇時(shí),共振場(chǎng)便會(huì)隨著膜厚的進(jìn)一步增加而減小。FeNi薄膜出現(xiàn)條紋疇的臨界厚度大約為90 nm,而且條紋疇薄膜的垂直各向異性常數(shù)、品質(zhì)因子、疇寬和總轉(zhuǎn)動(dòng)各向異性隨著薄膜厚度的增加而增大,但是薄膜在面內(nèi)的動(dòng)態(tài)各向異性隨著厚度的增加而減小。通過(guò)對(duì)條紋疇的微磁學(xué)模擬的結(jié)果也反應(yīng)了薄膜從無(wú)條紋疇到有條紋疇磁矩和磁疇的分布變得復(fù)雜,隨磁場(chǎng)的翻轉(zhuǎn)需要的能量變大,飽和場(chǎng)也逐漸變大。另一方面,我們發(fā)現(xiàn)具有條紋疇FeNi的薄膜,不僅在靜態(tài)中會(huì)有磁滯現(xiàn)象,其動(dòng)態(tài)磁化也會(huì)表現(xiàn)很明顯的磁滯,這種磁滯與條紋疇在該磁場(chǎng)下對(duì)應(yīng)的有效磁化強(qiáng)度的多少有關(guān)。另外,在比較厚的不同成分FeNi薄膜中,純Fe和純Ni薄膜中不容易出現(xiàn)條紋疇結(jié)構(gòu),而FeNi合金的薄膜則均有條紋疇結(jié)構(gòu)。電沉積獲得Fe_(80)Ga_(20)磁致伸縮薄膜溶液的組成為FeSO_4 · 7H_2O(0.04 mol/L)、Ga_2(SO_4)_3.16H_2O(0.05mol/L)、硼酸(30g/L)、抗壞血酸(5g/L)、檸檬酸鈉(25 g/L),溶液的pH值用NaOH調(diào)至4.8,沉積電位為-1.3 V。對(duì)其磁性的表征顯示具有很好面內(nèi)各向異性能的電沉積FeGa薄膜、斜濺射FeGa薄膜和斜濺射FeGaN薄膜由于其阻尼太大,薄膜均沒(méi)有很好的高頻磁性。最后通過(guò)B元素?fù)诫s的FeGaB薄膜降低了薄膜的阻尼因子,并改善了薄膜的高頻軟磁性能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O484

【參考文獻(xiàn)】

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