《磁性颗粒膜各向异性及其高频性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磁性颗粒膜各向异性及其高频性质（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要摘要随着电子设备的小型化、高度集成化的不断发展，需要磁性器件向小型化和高频化方向发展，具有高饱和磁化强度M s 、高电阻率p 、高磁导率和低矫顽力鼠的软磁薄膜成为磁性材料发展的必然方向。由金属一绝缘介质组成的纳米颗粒膜同时集中了磁性金属的高尥、高, t 、高瓦和绝缘介质的高p 的优点，从而成为软磁材料研究中的一个重要分支。本文中，利用射频磁控溅射斜溅射制备T ( F e C o B N i N b ) x ( S i 0 2 ) 1 x 系列纳米软磁颗粒膜。利用X r a y 衍射和高分辨电镜H R T E M 得到了样品的结构信息；用V S M 和直流四端法等研究了样品的磁性和电性；利用
2、短路微扰传输线法测量了样品的高频特性；主要结论如下：1 利用射频磁控共溅射方法成功制备了( F e C o B N i N b ) x - ( S i 0 2 ) 1 x 系列颗粒膜。对体积分数x = 0 8 8 的样品，H R T E M 明场像显示样品由纳米级( 2 n m ) 的磁性金属颗粒均匀地镶嵌在S i 0 2 绝缘介质中构成；电子衍射环证明磁性金属颗粒为非晶结构。2 系统地研究了磁各向异性场风随入射角度口的变化关系。对体积分数x - - - - 0 8 8 的样品，不同的入射角( 0 0 - 3 0 0 ) 均得到了很好的软磁性能。当入射角度从0 0 上升到3 0 0 时，各向异
3、性场迅速上升，从1 0 5O e 增大到5 8 0O e 。通过实验分析了样品的各向异性的大小和起源。认为该薄膜磁各向异性场是由两部分组成：不可逆部分和可逆部分。不可逆部分可以用各向异性的交换耦合的模型来解释，而可逆部分，来源于原子对的方向有序。3 研究了磁各向异性场风随x 的变化。结果表明随着x 的减小，月Z 的变化趋势是先增大后减小，而且在宽的范围内凰较大。在x = 0 8 8 时，达到最大。4 研究了金属相体积分数一定x - 0 7 5 ，但是其中B 含量增加样品的性质变化。结果表明随着B 含量的增加，其各向异性场单调减小，4 1 t M 。也单调减小，矫顽力基本不变。5 对于x = O
4、 6 3 的样品，风= 9 2 0 e ，p = 1 2 5 m Q o c m ，无需后期处理就能得到如此高的电阻率和好的软磁性，制备工艺相对简单，预示该样品具有较好的高频应用前景。6 在很宽的体积分数范围内，不同的入射角都能制备出软磁性能较好的样品，其高频磁性也时我们关心的性质。对x = 0 8 8 ，0 = - - 3 0 0 的样品，共振频率达到7 8G H z 通过理论模拟得知，在高频下支配磁化强度的行为的是自然共振。结合对典型样品的静态磁性、微结构以及高频特性研究，证明了F e C o B N i N b S i 0 - 2 金属绝缘体颗粒膜有良好的应用前景。A b s t r a
5、 c tA b s t r a c tW i t ht h ei n t e g r a t i o na n dm i n i a t u r i z a t i o no fe l e c t r o - m a g n e t i cd e v i c e s ，t h es o Rm a g n e t i cf i l m sw i t hh i 【g hs a t u r a t i o nm a g n e t i z a t i o nM s , h i 【g he l e c t r i c a lr e s i s t i v i t yP ，l o wc o e r c
6、i v ef o r c eH c( t h e r e f o r e ，h i g hp e r m e a b i l i t y 力，a t t r a c t e dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n N a n o g r a n u l a rf i l m ，c o m p o s i t e do fm a g n e t i cm e t a la n dn o n m a g n e t i ci n s u l a t o rm a t r i x , i so n eo ft h em o s ti n t e r e s t i
7、 n gf i l m sb e c a u s et h i sk i n do ff i l m s t a k e st h ea d v a n t a g e so fm e t a l ( h i g hM s , T c , ) a n di n s u l a t o r ( p ) I nt h i sw o r k , as e r i e so fs o f tm a g n e t i cn a n o g r a n u l a rf i l m s ( F e C o B N i N b ) x - ( S i O ：) 1 xw e r ef a b r i c
8、a t e db ym a g n e t r o ns p u t t e r i n g T h es t r u c t u r e so ft h es a m p l e sw e r ec h a r a c t e r i z e db yX r a yD i f f r a c t i o n ( x R o ) a n dh i g hr e s o l u t i o nt r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p e ( H R T E M ) w h i l et h em a g n e t i cp
9、r o p e r t i e sa n de l e c t r i c a lp r o p e r t i e sw e r es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e dt h r o u g hv i b r a t i n gs a m p l em a g n e t o m e t e r ( V S M ) a n df o u rp o i n t sm e t h o d M e a n w h i l e ，t h eh i g h - f r e q u e n c yc h a r a c t e r i s t i c so f
10、c o m p l e xp e r m e a b i l i t yw e r eo b t a i n e db yu s i n gt h es h o r t e dm i c r o s t r i pt r a n s m i s s i o n - l i n ep e r t u r b a t i o nm e t h o d 1 ( F e C o B N i N b ) x 一( s i 0 2 h xf i l m sw e r es u c c e s s f u l l yf a b r i c a t e db ym a g n e t r o ns p u t
11、 t e r i n g T h er e s u l t ss h o wt h em e t a lp a r t i c l e sw i t hs i z eo f2a ma r ee m b e d d e du n i f o r m l yi ni n s u l a t i n gS i 0 2m a t r i xf o rx - - 0 8 8 2 T h ed e p e n d e n c eo fa n i s o t r o p y 风o ni n c i d e n c ea n g l e0w a ss y s t e m a t i c a l l ys t
12、u d i e d W i t hd e c r e a s i n 9 0 , t h ea n i s o t r o p yH ki n c r e a s e s B a s e do ne x p e r i m e n t s ，w et h o u g h tt h e r ea r et w op a r t so f o u ra n i s o t r o p y ：( 1 ) t h ei r r e v e r s i b l ep a r ta n d ( 2 ) r e v e r s i b l ep a r t 3 T h ed e p e n d e n c
13、eo fa n i s o t r o p yH ko nm e t a lv o l u m ef r a c t i o nxW a sa l s os y s t e m a t i c a l l ys t u d i e d W i t hd e c r e a s i n g 】【t h ea n i s o t r o p y 风i n c r e a s e sf i r s t , t h e nd e c r e a s e s W h e nx = 0 8 8 ，t h em a g n i t u d eo f 风i so b v i o u s l yb i g g
14、e rt h a nt h a to f o t h e rs a m p l e s 4 F o rt h es a m p l eo f x = O 7 5 ，w ec h a n g e dt h ec o n t e n to fBe l e m e n t ，w ef o u n dt h a tt h e 风a n d 必d e c r e a s em o n o t o n o u s l y ，H ca l m o s td on o tc h a n g e 5 F o rt h es a m p l eo fx = 0 6 3 ，t h ee x c e l l e n
15、ti n p l a n eu n i a x i a la n i s o t r o p y9 2O ea sw e l la sv e r yh i g hr e s i s t i v i t yo f12 5 m f l o c mw e r eo b t a i n e da tt h es a m et i m e ，w h i c hm a k ei tq u i t ep r o m i s i n gf o r t h ea p p l i c a t i o ni nt h eh i g hf r e q u e n c yr a n g e 6 T h ep e r m
16、 e a b i l i t ys p e c t r u mu = p j 瞻s h o w st h a tt h er e a lp a r t 试i sm o r et h a n2 5b e l o w6G H za n df e r r o m a g n e t i cr e s o n a n c ef r e q u e n c yr e a c h e s7 8G H zf o rt h es a m p l ex = 0 8 8w i t h0 = 3 0 0 ，i m p l y i n gt h a tt h e ( F e C o B N i N b ) x - ( S i 0 2 ) 1 xg r a n u l a rf i l m sc o u l db eu s e di nh i g hf r e q u e n c y 2原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引
