圖形化FeCoBSi薄膜的制備及其高頻磁性能研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，微波材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用在社會的各個領(lǐng)域，磁性材料形成了“高頻”、“寬帶”的必然發(fā)展趨勢。在這方面，鐵磁金屬薄膜由于具有厚度薄、磁導(dǎo)率高的特性受到越來越多的關(guān)注。但磁性金屬仍存在兩大缺陷。一方面，表面電導(dǎo)率太高，容易導(dǎo)致微波阻抗失配，從而影響微波性能；另一方面，鐵磁薄膜的磁性能可控性較差，難以通過鍍膜工藝調(diào)整磁參數(shù)。在新興技術(shù)中，通過圖形化設(shè)計可切段表面電流，降低表面電導(dǎo)率，而通過不同圖案和層間耦合有望實現(xiàn)磁性能可調(diào)，是

2、解決鐵磁薄膜材料“高頻”、“寬帶”、“高電阻率”問題的關(guān)鍵技術(shù)。本項目基于此，以FeCoBSi鐵磁薄膜為研究對象，展開了對鐵磁薄膜的圖案優(yōu)化設(shè)計、實驗制備、磁性能研究等方面的研究，旨在通過圖形化實現(xiàn)對其共振頻率和高頻磁導(dǎo)率的有效調(diào)控。
　　本文首先利用磁控濺射技術(shù)制備了一系列不同厚度的連續(xù) FeCoBSi薄膜，并對其靜態(tài)及動態(tài)微波磁性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，在沉積 FeCoBSi薄膜過程中外加誘導(dǎo)磁場不但可以誘導(dǎo)面內(nèi)單軸各向異

3、性，還會將其面內(nèi)各向異性場束縛在一個很小的變化范圍內(nèi)，從而導(dǎo)致其共振頻率隨厚度變化的幅度有限。為了實現(xiàn)大幅調(diào)節(jié)薄膜共振頻率的目的，隨后利用開源微磁學(xué)仿真軟件OOMMF開展了對微米級圖形化鐵磁薄膜的仿真設(shè)計。在對條紋圖案的仿真研究中發(fā)現(xiàn)，具有形狀各向異性的條紋單元會顯著增大薄膜的面內(nèi)各向異性場，通過改變條紋的寬度、磁性相比例以及薄膜厚度均可以實現(xiàn)對其微波磁導(dǎo)率及共振頻率的大幅度調(diào)控。但是，由于條紋圖形化后的鐵磁薄膜磁性相的減少，飽和磁化強(qiáng)

4、度和磁導(dǎo)率都會相應(yīng)降低，隨后對FeCoBSi條紋圖形化的實驗結(jié)果也驗證了仿真的正確性。為了實現(xiàn)“寬帶”的目的，以組合條紋圖案進(jìn)行了仿真設(shè)計研究。仿真結(jié)果顯示，通過對不同寬度條紋的合理組合可以實現(xiàn)磁譜的多峰共振，各峰由不同寬度條紋分別激發(fā)。此外，通過調(diào)節(jié)組合條紋圖形化單元中不同寬度條紋的數(shù)目比，還可以實現(xiàn)對各峰峰值的有效調(diào)控，數(shù)目比越高，共振峰越強(qiáng)。對FeCoBSi組合條紋的實驗制備研究也觀察到了由共振峰疊加導(dǎo)致的共振頻帶展寬現(xiàn)象?？傊?，