軟磁薄膜Fe-Co-Al-O的制備和磁性研究.pdf

1、在過(guò)去的幾十年里，對(duì)于軟磁薄膜材料的研究和應(yīng)用中獲得飛速發(fā)展，越來(lái)越多的軟磁薄膜材料應(yīng)用于變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電感線圈等的磁芯以及各種高頻傳感器。一般來(lái)說(shuō)，這些器件都要求軟磁薄膜具有高飽和磁化強(qiáng)度、低矯頑力以及良好的高頻動(dòng)態(tài)特性。Fe-Co合金由于具有相當(dāng)高的飽和磁化強(qiáng)度24.5kGs，近年來(lái)引起了人們的廣泛研究。但是由于Fe-Co合金薄膜具有大的磁晶各向異性和飽和磁致伸縮，導(dǎo)致矯頑力比較大，為了使之具有良好的軟磁性能，必須降低Fe

2、-Co合金的矯頑力。
　　 本文主要采用加入第三方元素?fù)诫s的辦法來(lái)改善Fe-Co合金的軟磁性能。我們用射頻磁控濺射法制備了Fe-Co-Al-O薄膜，通過(guò)調(diào)整Al元素的含量及濺射條件來(lái)制備具有良好軟磁特性的薄膜。得出如下結(jié)論：
　　 1.由于Al原子的添加，使晶格膨脹，薄膜中晶粒尺寸減小導(dǎo)致薄膜的矯頑力明顯降低，Al元素的參雜可以起到很好的軟化磁性的作用。隨著薄膜中Al含量的增加，飽和磁化強(qiáng)度和矯頑力單調(diào)遞減，4πMs從2

3、3.5 kGs降到17 kGs，而矯頑力Hce從最大44 Oe降到最小2.4 Oe，Hch從最大35 Oe降到最小1.9Oe；電阻率急劇上升，由最小值22μΩ·cm升高到135μΩ·cm，鐵磁共振頻率從570 MHz增加到1 GHz左右。在Al含量為11.8％時(shí)，薄膜具有最佳性能：飽和磁化強(qiáng)度4πMs-21 kGs，易、難軸矯頑力為Hce～5.2 Oe，Hch～3.6Oe，電阻率p～83μΩ·cm，初始磁導(dǎo)率在500左右。
　　

4、 2.我們分別研究了濺射氣壓、濺射功率、基板溫度及薄膜厚度對(duì)Fe-Co-Al-O薄膜結(jié)構(gòu)和磁性能的影響，制備條件對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的影響主要體現(xiàn)在薄膜的晶粒和應(yīng)力的不同，F(xiàn)e70Co30薄膜一般是bcc結(jié)構(gòu)，通常是(110)取向。
　　 a)確定濺射氣壓：濺射氣壓對(duì)薄膜的沉積速率有直接影響。當(dāng)濺射氣壓為4 mTorr時(shí)，薄膜具有最大的飽和磁化強(qiáng)度4πMs～21 kGs。
　　 b)確定濺射功率：濺射功率主要影響薄膜的沉積速率及薄