信息化時(shí)代的電子元器件逐漸向著薄膜化和集成化的方向發(fā)展。微波軟磁薄膜能有效減小濾波器、薄膜電感器、天線等電磁元器件的尺寸,因此在微型化或集成電路器件中得到了廣泛的應(yīng)用。實(shí)際使用的軟磁薄膜要求在自偏置(無外加磁場)條件下具有高磁導(dǎo)率、高鐵磁共振頻率以及與集成電路兼容的制造工藝。因?yàn)殡姶旁O(shè)備的工作頻段受磁性材料的鐵磁共振頻率的限制,所以想要提高電磁設(shè)備工作頻率,探究如何提高微波軟磁薄膜的鐵磁共振頻率成為現(xiàn)代磁性材料研究的重中之重。本論文首先利用磁控濺射儀成分梯度濺射(CGS)方法,在(011)鈮酸鉛-鈦酸鉛(PZN-PT)基片上制備了高電阻率的Fe_(0.5)Co_(0.5)-ZnO薄膜。發(fā)現(xiàn)摻雜氧化鋅的Fe_(0.5)Co_(0.5)薄膜的電阻率是純Fe_(0.5)Co_(0.5)薄膜的10-30倍。在8 kV/cm的電場下,無外加磁場,實(shí)現(xiàn)了10.48 GHz的超高頻率。沉積態(tài)薄膜具有優(yōu)異的微波鐵磁性能,其原因有兩個(gè):(1)摻雜氧化鋅引起成分梯度的單軸各向異性場;(2)Fe_(0.5)Co_(0.5)-ZnO薄膜在高電阻率條件下鐵磁/鐵電界面之間的強(qiáng)磁電耦合。其次,采用梯度濺射法在(011)鈮酸鉛-鈦酸鉛(PZN-PT)基片上制備了MgO過量摻雜的Fe_(0.5)Co_(0.5)-MgO成分梯度薄膜。MgO的過量摻雜導(dǎo)致電阻率比純FeCo薄膜大20倍以上。結(jié)果表明,7 kV/cm的電場下,沉積態(tài)薄膜的自偏置(無外加磁場)鐵磁共振頻率可達(dá)到9.87 GHz,電場調(diào)諧頻率范圍為0-4.55 GHz。Fe_(0.5)Co_(0.5)-MgO/PZN-PT異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的高電阻率和高的鐵磁共振頻率為在自偏置可調(diào)諧單片微波集成電路(MMIC)器件中的應(yīng)用提供了很大的機(jī)會(huì)。最后,利用固相燒結(jié)法制備了正分成分的Y_3Fe_5O_(12)靶材,利用脈沖激光沉積的方法在不同取向的釓鎵石榴石(GGG)基片上沉積了200 nm厚的Y_3Fe_5O_(12)薄膜樣品,探究合適的生長氣壓以及不同取向的薄膜樣品的磁學(xué)性能,并且制備了YIG/Ta/YIG三明治薄膜。研究表明:插入中間隔離Ta層可以提高薄膜的鐵磁共振頻率,并發(fā)現(xiàn)鐵磁共振頻率的增量與樣品的面內(nèi)測(cè)試角度成周期性變化,易磁化軸方向頻率提高明顯大于難磁化軸方向頻率的提高量,說明存在磁晶各向異性決定的磁各向異性。
【學(xué)位單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB383.2;O441.2
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 軟磁材料簡介
    1.3 高頻軟磁薄膜的應(yīng)用及研究進(jìn)展
    1.4 課題的研究意義
第二章 基本磁學(xué)理論與性能表征方法
    2.1 磁學(xué)理論與高頻軟磁薄膜測(cè)量原理
        2.1.1 基本磁學(xué)理論
        2.1.2 復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率理論
        2.1.3 磁化強(qiáng)度的一致進(jìn)動(dòng)與鐵磁共振
    2.2 高頻鐵磁薄膜制備方法
        2.2.1 磁控濺射法（PVD）
        2.2.2 脈沖激光沉積法（PLD）
    2.3 軟磁薄膜磁性能表征
        2.3.1 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）
        2.3.2 X射線衍射儀（XRD）
        2.3.3 振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（VSM）
第三章 過量摻雜ZnO高電阻率納米顆粒膜的頻率可諧調(diào)性
    3.1 引言
0.5Co_0.5-ZnO薄膜及其性能分析'>    3.2 制備Fe_0.5Co_0.5-ZnO薄膜及其性能分析
0.5Co_0.5-ZnO軟磁薄膜的過程'>        3.2.1 制備Fe_0.5Co_0.5-ZnO軟磁薄膜的過程
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    3.3 本章小結(jié)
0.5Co_0.5-MgO顆粒膜電場可調(diào)諧高頻性能'>第四章 高電阻率Fe_0.5Co_0.5-MgO顆粒膜電場可調(diào)諧高頻性能
    4.1 引言
0.5Co_0.5-MgO的制備及分析'>    4.2 薄膜Fe_0.5Co_0.5-MgO的制備及分析
0.5Co_0.5-MgO的制備'>        4.2.1 薄膜Fe_0.5Co_0.5-MgO的制備
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    4.3 本章小結(jié)
第五章 各向異性釔鐵石榴石薄膜的制備和性能研究
    5.1 引言
3Fe₅O₁₂ 膜及其性能研究'>    5.2 制備單層Y₃Fe₅O₁₂ 膜及其性能研究
3Fe₅O₁₂ 膜的過程'>        5.2.1 制備單層Y₃Fe₅O₁₂ 膜的過程
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        5.2.3 不同取向YIG/GGG單層膜小結(jié)
3Fe₅O₁₂/Ta/Y₃Fe₅O₁₂ 的制備及性能分析'>    5.3 三層膜Y₃Fe₅O₁₂/Ta/Y₃Fe₅O₁₂ 的制備及性能分析
3Fe₅O₁₂/Ta/Y₃Fe₅O₁₂的制備過程'>        5.3.1 三層膜Y₃Fe₅O₁₂/Ta/Y₃Fe₅O₁₂的制備過程
3Fe₅O₁₂/Ta/Y₃Fe₅O₁₂ 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及性能分析'>        5.3.2 三層膜Y₃Fe₅O₁₂/Ta/Y₃Fe₅O₁₂ 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及性能分析
    5.4 單層膜YIG/GGG與三層膜YIG/Ta/YIG的比較
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間的科研成果
致謝

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