MgO過渡層誘導Ba-Sr鐵氧體薄膜的制備及磁性能研究.pdf

1、近年來，隨著電子器件和信息系統(tǒng)的小型化和多功能化的不斷發(fā)展，各種軍用的、商用的微波電子器件（如環(huán)行器、隔離器、移相器等）都在向著高功率、高效能、低功耗、低成本的方向發(fā)展。為了滿足社會對微波磁性電子器件提出的新要求，制備出一種高質(zhì)量并且具有自偏置特性的鐵氧體薄膜材料對于減小現(xiàn)有的微波器件尺寸，促進微波器件向著平面化和集成化的方向發(fā)展是至關重要的。
　　M型六角鋇鐵氧體（BaM）具有穩(wěn)定的物理、化學性質(zhì)，良好的抗腐蝕性，強的單軸各向異

2、性，且易磁化軸為C軸，垂直磁各向異性常數(shù)大、高頻時具有高的電阻率和介電常數(shù)等特性，使它們成為制作微波器件的重要材料。但是，不管是以微波磁性集成器件哪一發(fā)展方向作為研究目標，往往都會對所制備的薄膜的飽和磁化強度（Ms）、剩磁比（SQ=Mr/Ms）、C軸取向度、表面平整度和薄膜的厚度等提出要求，所以制備這樣的薄膜在實際工藝中有一定的難度。
　　為了制備出符合使用要求的BaM薄膜，本論文首先采用脈沖激光沉積技術（PLD）對BaM薄膜的生

3、長工藝條件進行研究，探索出緩沖層厚度、結晶溫度、薄膜厚度、退火溫度等主要工藝參數(shù)對薄膜的取向、結晶質(zhì)量、磁性能的影響規(guī)律，得出了制備BaM薄膜的最優(yōu)生長工藝條件。同時也發(fā)現(xiàn)，采用連續(xù)生長的方式制備得到的BaM厚膜，薄膜的剩磁比會隨著膜厚的增加以近似線性速度下降。為了降低BaM薄膜的剩磁比隨膜厚的下降速度，本論文采用了逐層交替生長模式，并成功制備出了厚度達到微米量級、性能優(yōu)良的BaM雙層和三層復合薄膜。相比較于連續(xù)生長的相同厚度BaM薄膜

4、，逐層生長得到的復合薄膜大大降低了BaM薄膜的剩磁比的下降速度，改善了薄膜的磁性能。
　　為了進一步提高BaM復合薄膜隨剩磁比，我們在BaM復合薄膜中引入了一層鍶鐵氧體（SrM）層來代替BaM層，這樣就在MgO緩沖層上得到了SrM/BaM雙層復合薄膜。X射線衍射（XRD）分析結果表明：此種復合薄膜C軸取向良好，其（0008）面的ω搖擺曲線半高寬（FWHM）僅為0.7°。掃描電子顯微鏡（SEM）結果顯示此時薄膜厚度已達到微米量級。V

5、SM測試分析表明，薄膜的面外飽和磁化強度和剩磁比分別為182 emu/cm3和0.85，與BaM雙層復合薄膜相比較，SrM/BaM雙層復合薄膜的剩磁比提高了10％。相對于單層SrM薄膜，SrM/BaM復合薄膜的飽和磁化強度提高了12 emu/cm3。相對于單層BaM薄膜，SrM/BaM復合薄膜的剩磁比提高了3%。通過以上結果可以看出，SrM/BaM復合薄膜擁有了BaM和SrM單層薄膜各自的優(yōu)點。這一研究結果為后續(xù)SrM/BaM復合厚膜和