Sm-,x-Fe-,1-x-薄膜和(Fe)-,x-(Sm-,2-O-,3-)-,1-x-顆粒膜的結(jié)構(gòu)和磁性.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步，電子設(shè)備向小型化、高度集成化的發(fā)展，需要磁性器件小型化和高頻化，因此，在高頻下應(yīng)用的軟磁薄膜成為軟磁材料發(fā)展的必然方向，對(duì)這類(lèi)膜的要求是高電阻率ρ、高飽和磁化強(qiáng)度Ms、高磁導(dǎo)率μ和適當(dāng)大的面內(nèi)各向異性場(chǎng)Hk，以便有效地抑制高頻下的渦流損耗和提高鐵磁共振頻率fr(fr∝√MsHk)，后者決定了薄膜在高頻上應(yīng)用的頻率上限。稀土-3d過(guò)渡金屬間化合物由于具有較大的飽和磁化強(qiáng)度、大的磁晶各向異性和磁滯伸縮而有望在高頻應(yīng)用中發(fā)揮作

2、用。另外，由金屬-絕緣介質(zhì)組成的納米顆粒膜同時(shí)集中了磁性金屬的高M(jìn)s、高μ和絕緣介質(zhì)的高ρ的優(yōu)點(diǎn)，從而成為軟磁材料研究中的又一熱點(diǎn)。
　　 本論文采用射頻磁控濺射技術(shù)成功地制備了SmxFe1-x系列薄膜和(Fe)x(Sm2O3)1-x系列顆粒膜。利用X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、電子能量損失譜(EDS)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、磁力顯微鏡(MFM)、短路微帶傳輸線擾動(dòng)法等手段，研究了SmxFe1-x薄膜和(

3、Fe)x(Sm2O3)1-x納米顆粒膜的晶體結(jié)構(gòu)及微結(jié)構(gòu)、疇結(jié)構(gòu)、靜態(tài)磁性和高頻性質(zhì)。主要結(jié)論如下：
　　 1.利用射頻磁控濺射方法成功制備了SmxFe1-x納米磁性薄膜。樣品主要由bcc結(jié)構(gòu)的Fe和菱方結(jié)構(gòu)的Sm2Fe17構(gòu)成的。
　　 2.濺射功率影響SmxFe1-x薄膜的成份和磁性。隨著濺射功率的增大，SmxFe1-x薄膜中Sm的含量降低，SmxFe1-x薄膜的軟磁性變好，在濺射功率的改變范圍內(nèi)，120W功率制備的

4、SmxFe1-x薄膜，磁性最好。
　　 3.對(duì)SmxFe1-x薄膜樣品，隨著Sm含量的增加，樣品的飽和磁化強(qiáng)度4pMs降低。SmxFe1-x薄膜樣品中存在應(yīng)力，不同Sm含量的SmxFe1-x薄膜樣品的應(yīng)力不同，SmxFe1-x薄膜的面內(nèi)各向異性主要是由Sm2Fe17相晶格常數(shù)發(fā)生變化導(dǎo)致的應(yīng)力引起的。Sm含量為26.2％(原子比)的樣品，各向異性場(chǎng)最大，Hk=550Oe。
　　 4.對(duì)Sm26.2Fe73.8薄膜樣品，隨

5、著薄膜厚度的增加，Sm26.2Fe73.8薄膜樣品中Sm2Fe17相的結(jié)晶程度和晶粒大小不同，導(dǎo)致Sm26.2Fe73.8薄膜樣品中的應(yīng)力不同，樣品矯頑力(Hce和Hch)和各向異性場(chǎng)Hk隨之變化。
　　 5.利用射頻磁控共濺射方法成功制備了(Fe)x(Sm2O3)1-x系列顆粒膜。樣品由納米級(jí)Fe金屬顆粒均勻地鑲嵌在Sm2O3顆粒中組成。
　　 6.對(duì)(Fe)0.73(Sm2O3)0.27顆粒膜存在一臨界厚度，約為tc

6、=65±15nm。在臨界厚度tc以下，薄膜樣品具有單軸面內(nèi)各向異性，對(duì)于厚度t=46nm的樣品，Hce=25.3Oe，Hch=8.6Oe，Hk=75Oe，ρ=143μΩ·cm(比金屬大一個(gè)量級(jí))，在小于1.5GHz的頻率范圍內(nèi)μ′大于140，鐵磁共振頻率ft=2.6GHz。
　　 7.在臨界厚度tc以上，薄膜樣品中出現(xiàn)垂直各向異性，具有較大的矯頑力Hc，出現(xiàn)條紋疇結(jié)構(gòu)，隨著薄膜厚度的增大，樣品剩磁MR/Ms減小，條紋疇周期增大。