高頻用[FeNi-O-HfO2]n軟磁多層膜的結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、隨著電子設(shè)備的革新和信息科技的迅猛發(fā)展，電子元器件加速朝向小型化、集成化以及高頻化發(fā)展，因此迫切需要提高電子元器件中高頻軟磁材料的性能。一種良好的高頻磁性材料，應(yīng)同時(shí)具備高飽和磁化強(qiáng)度、高電阻率、低矯頑力、高的初始磁導(dǎo)率以及高的自然共振頻率。傳統(tǒng)的Fe、Co、Ni基強(qiáng)磁性單層薄膜在高頻下的渦流損耗嚴(yán)重，因而其應(yīng)用受到相當(dāng)大的限制;而高電阻率的鐵氧體材料由于弱磁性導(dǎo)致其初始磁導(dǎo)率很低，其應(yīng)用仍有很大的局限性。因此，由高飽和磁化強(qiáng)度的合金以

2、及高電阻率的絕緣相復(fù)合構(gòu)成的納米多層薄膜成為研究熱點(diǎn)。其中，F(xiàn)eNi基軟磁薄膜材料不僅具有高飽和磁化強(qiáng)度，同時(shí)，由于極低的磁致伸縮系數(shù)而可在較大成分范圍內(nèi)獲得很低的矯頑力，因此，其在高頻范圍的應(yīng)用備受關(guān)注。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)采用交替磁控濺射的方法，在無(wú)外加誘導(dǎo)磁場(chǎng)的情況濺射制備了一系列[FeNi-O/HfO2]n納米軟磁多層膜。首先，探索FeNi-O層的厚度對(duì)[FeNi-O/HfO2]n納米軟磁

3、多層膜的結(jié)構(gòu)和磁學(xué)性能的影響。結(jié)果表明FeNi-O厚度的增加會(huì)使得薄膜的飽和磁化強(qiáng)度增大、共振頻率得到一定提高。但磁性層晶粒變大導(dǎo)致矯頑力增加，造成明顯的面內(nèi)各向異性場(chǎng)彌散，從而使得高頻下共振峰嚴(yán)重寬化，即薄膜的高頻性能惡化。因此，大的磁性層厚度并不適合于高頻范圍內(nèi)的應(yīng)用。
　　(2)在上述優(yōu)化得到最佳FeNi-O磁性層厚度的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步研究了HfO2非磁性層厚度對(duì)[FeNi-O/HfO2]n納米軟磁多層膜的影響。研究發(fā)現(xiàn)H

4、fO2非磁性層厚度的變化對(duì)磁性層中晶粒尺寸的影響不明顯，因此薄膜可保持矯頑力在很低的數(shù)值(2Oe)。同時(shí)，HfO2非磁性層可以通過(guò)影響薄膜中層間耦合作用，在一定范圍內(nèi)調(diào)控其面內(nèi)磁各向異性場(chǎng)，進(jìn)而調(diào)控薄膜在高頻下的初始磁導(dǎo)率和自然共振頻率。
　　(3)在固定非磁性層以及磁性層厚度的前提下，研究了濺射的氧氣流量比對(duì)[FeNi-O/HfO2]n納米軟磁多層膜的影響。結(jié)果表明，在氧氣含量超過(guò)一定的范圍時(shí)，磁性層會(huì)形成氧化相。低于此范圍時(shí)，