NiZn鐵氧體薄膜及[Fe80Ni20-O-NiZn-ferrite]n多層薄膜的制備與研究.pdf

1、隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，信息的傳輸速率和處理頻率不斷提高，電磁元件小型化、集成化與高頻化的發(fā)展趨勢(shì)要求應(yīng)用于電磁元件中的軟磁材料具有高的飽和磁化強(qiáng)度、低的矯頑力、高的磁導(dǎo)率、高的自然共振頻率和高的電阻率。目前研究較為廣泛的高頻軟磁材料主要是具有高飽和磁化強(qiáng)度以及高磁導(dǎo)率的FeCo及FeNi基合金軟磁薄膜材料，這類(lèi)材料受限于自身的金屬特性，通常具有較低的電阻率，這將使其在應(yīng)用于高頻條件下時(shí)會(huì)產(chǎn)生大的渦流損耗，限制了它在高頻領(lǐng)域的應(yīng)用范

2、圍。近年來(lái)鐵磁性合金與非磁性絕緣介質(zhì)復(fù)合而成的納米顆粒膜及多層膜能在一定程度上提升軟磁薄膜的電阻率，但是非磁性絕緣介質(zhì)的加入也會(huì)降低薄膜的飽和磁化強(qiáng)度。因此進(jìn)一步研究如何在保持較高飽和磁化強(qiáng)度的條件下提升薄膜的電阻率是十分必要的。NiZn鐵氧體是一種具有很高電阻率的亞鐵磁性材料，如果用NiZn鐵氧體層替代非磁性絕緣介質(zhì)層制備多層膜，就可以在有效提高薄膜電阻率的同時(shí)，增加軟磁薄膜的飽和磁化強(qiáng)度，從而可期望獲得具有優(yōu)異高頻性能的軟磁薄膜材料

3、。本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)采用磁控濺射方法，在室溫條件下制備了一系列具有良好尖晶石結(jié)構(gòu)的NiZn鐵氧體薄膜，并系統(tǒng)地研究了濺射功率、濺射氣壓、氧氣流量比R(O2)以及薄膜厚度等制備參數(shù)對(duì)NiZn鐵氧體薄膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響，獲得了室溫條件下有利于提高NiZn鐵氧體薄膜結(jié)晶性及磁學(xué)性能的工藝參數(shù)。
　　(2)研究發(fā)現(xiàn)薄膜的整體結(jié)晶性越好，晶粒平均尺寸越大，薄膜的飽和磁化強(qiáng)度及矯頑力也就越大。在較高的濺射功率以

4、及較低的濺射氣壓下，薄膜具有較好的結(jié)晶性以及較大的晶粒平均尺寸;在氧氣流量比R(O2)小于50％的條件下，薄膜的結(jié)晶性隨著R(O2)的增大得到了明顯的提升。此外，在相同的濺射條件下，隨著薄膜厚度的增加，晶粒平均尺寸呈現(xiàn)明顯增大的趨勢(shì)，飽和磁化強(qiáng)度和矯頑力也不斷增大。
　　(3)通過(guò)研究基片溫度及退火溫度對(duì)NiZn鐵氧體薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響發(fā)現(xiàn)，在較高的基片溫度下制備出的薄膜具有較大的矯頑力，且薄膜飽和磁化強(qiáng)度隨著基片溫度的升高而升

5、高;室溫下制備出的樣品在經(jīng)退火處理后薄膜矯頑力明顯降低，軟磁性能得到很大的改善。
　　(4)通過(guò)研究[Fe80Ni20-O/NiZn-ferrite]n多層軟磁薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、電學(xué)、磁學(xué)特性以及高頻性能發(fā)現(xiàn)，隨NiZn鐵氧體層的厚度的增加，F(xiàn)e80Ni20-O薄膜的晶粒明顯細(xì)化，電阻率大幅度提高，但其飽和磁化強(qiáng)度和靜磁導(dǎo)率明顯降低。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)NiZn鐵氧體中間層厚度的方法對(duì)多層膜的電阻率、飽和磁化強(qiáng)度以及磁導(dǎo)率進(jìn)