FeCoSiO-SiO-,2-納米多層顆粒膜的高頻軟磁特性.pdf

1、隨著半導(dǎo)體元件大規(guī)模集成化，電子元器件趨于微型化，電子設(shè)備趨于小型化，需要磁性器件向小型、薄膜方向發(fā)展，具有高飽和磁化強(qiáng)度、高電阻率、高磁導(dǎo)率和低矯頑力的軟磁薄膜成為磁性材料發(fā)展的必然方向。由金屬－絕緣介質(zhì)組成的納米多層顆粒膜是結(jié)合納米顆粒膜和納米多層膜于一體，既有磁性金屬納米顆粒鑲嵌在絕緣介質(zhì)中的顆粒膜結(jié)構(gòu)，又具有金屬－絕緣介質(zhì)顆粒層與絕緣層相間的多層結(jié)構(gòu)，在顆粒膜的基礎(chǔ)上，大大增加了電阻率。使一種材料同時(shí)具有高磁導(dǎo)率和高電阻率，這類

2、薄膜材料成為軟磁材料研究中的一個(gè)亮點(diǎn)。 本論文中，我們利用射頻磁控濺射方法制備了FeCoSiO/SiO2系列納米多層顆粒膜。用X射線衍射和X射線能量色散譜研究了樣品的基本結(jié)構(gòu)和成份；用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)和傳統(tǒng)的四端法研究了樣品的磁性和電性；用單端帶線法裝置測(cè)量了樣品的高頻磁譜，得到的主要結(jié)果如下： 1.成功制備了FeCoSiO/SiO2系列納米多層顆粒膜，X射線衍射顯示該薄膜中FeCo顆粒為bcc結(jié)構(gòu)，晶粒在10n

3、m以下且晶粒大小隨FeCoSiO顆粒層厚度增加而增加，SiO2為非晶態(tài)。小角X射線衍射(SXRD)顯示當(dāng)FeCoSiO顆粒層厚度或SiO2層厚度增加時(shí)，界面變得平整，周期結(jié)構(gòu)變得明顯。 2.軟磁性能隨SiO2層厚度的減小而變好，對(duì)t(SiO2)＜3nm的樣品，樣品呈現(xiàn)很好的平面單軸各向異性，這是由于顆粒層間存在交換耦合所致。另一方面，隨著絕緣層厚度的增加，電阻率增大，飽和磁化強(qiáng)度減小。同時(shí)由于交換耦合減弱，矯頑力Hc增大。當(dāng)Si

4、O2層厚度增加到3nm時(shí)，軟磁性能開(kāi)始降低。 3.測(cè)量了FeCoSiO/SiO2納米多層顆粒膜中，F(xiàn)eCoSiO顆粒膜層厚度為5nm，SiO2層厚度為0.5nm和1nm時(shí)的磁譜，自然共振頻率分別在2.2GHz和2.6GHz，實(shí)部在1.1GHz以下分別保持在120和50左右，虛部分別在60和25左右，說(shuō)明層間交換耦合有利于提高復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率并預(yù)示著這種材料有很好的高頻應(yīng)用前景。 4.對(duì)典型樣品[t(SiO2)=0.5nm，t(