隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,微波鐵氧體器件作為通信系統(tǒng)的核心器件,扮演著越來越重要角色。磁鉛石鐵氧體材料,因其具有高磁晶各向異性常數(shù),高飽和磁化強(qiáng)度,高矯頑力等特點,越來越受到人們的重視。M型鋇鐵氧體Ba Fe12O19(Ba M)作為磁鉛石鐵氧體的一種,又具有較高的性價比而廣泛用于微波器件中。目前,小型化、片式化、集成化是磁性器件發(fā)展的方向,材料以薄膜的形態(tài)應(yīng)用于各類器件是必然趨勢。因此,如何制備出高質(zhì)量的、滿足微波器件要求的Ba M薄膜值得深入研究。Si作為核心半導(dǎo)體材料,占半導(dǎo)體元器件及電路比重很大,研究在Si基片上鍍膜實現(xiàn)電路集成具有重要意義。本論文致力于采用脈沖激光沉積(pulsed laser deposition,簡稱PLD)在Si基片上制備出高質(zhì)量的Ba M薄膜。然而,PLD制備的Ba M薄膜需要在高溫下晶化處理,此時,Si容易擴(kuò)散到Ba M薄膜內(nèi),影響B(tài)a M薄膜的性能。因而,探究了PLD制備工藝(氧壓,退火)及緩沖層對Ba M薄膜性能的影響。首先,利用兩步燒結(jié)法制備Ba M塊材。探究了第一步燒結(jié)溫度T1,第二步燒結(jié)溫度T2以及保溫時間t對Ba M塊材微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),兩步燒結(jié)法可以有效抑制晶界遷移的同時保持晶界擴(kuò)散活躍。在T1=1325oC,T2=1300oC,保溫時間20h條件下,制備的Ba M塊材的內(nèi)部晶粒尺寸小且均勻,致密性最好,其晶粒尺寸為2.92μm,飽和磁化強(qiáng)度高達(dá)69.26emu/g。其次,以Ba M塊材為靶材,利用脈沖激光沉積設(shè)備在Si(100)基片上制備Ba M薄膜。首先,探究了薄膜的均勻性。研究發(fā)現(xiàn),薄膜在以中心為圓心,半徑3.2±0.4mm的圓形區(qū)域內(nèi)相對均勻,薄膜的厚度誤差在±30nm。其次,探究了氧壓參數(shù)及退火溫度對Ba M薄膜微觀形貌和性能的影響。在氧氣壓強(qiáng)為1Pa,900℃保溫3h條件下制備的Ba M薄膜具有較好的微觀形貌和磁性能,其飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到295emu/cm3。最后,通過增加緩沖層的方式,對薄膜的性能進(jìn)行調(diào)控,制備高質(zhì)量的Ba M薄膜。探究了YSZ和Au緩沖層對Ba M薄膜微觀形貌和性能的影響。采用YSZ緩沖層,可有效阻止Si基片和Ba M薄膜之間的擴(kuò)散,制備的Ba M薄膜矯頑力較小,高頻下微波損耗小;采用Au緩沖層,在低溫沉積后退火制備的Ba M薄膜具有較好的C軸取向性,其最大飽和磁化強(qiáng)度到達(dá)326emu/cm3。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN61

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本文編號：2816152