柔性磁致伸縮Fe81Ga19薄膜靜態(tài)和高頻磁性的調(diào)控研究.pdf

1、磁體在自發(fā)磁化后不僅具有獨特的磁性，而且當受到非磁因素(力、熱、電、光等)作用時，將產(chǎn)生相應的耦合效應。應力作為一種高效，簡便的物理場，常被用來研究其與材料的相互作用，研究應力對磁性薄膜磁性能的調(diào)控規(guī)律對于磁電薄膜與器件的發(fā)展具有重要意義。磁致伸縮效應(Magnetostrictive effect)是指磁性材料的磁化狀態(tài)隨著外場方向的改變而改變的現(xiàn)象，被廣泛應用于傳感器、制動器、線性電機等功能器件與設備中。另外，磁各向異性作為磁性材料

2、的一個重要內(nèi)稟性質(zhì)，不僅決定了磁性材料的磁矩取向、對外磁場和應力響應的靈敏度，也會影響磁電器件的工作頻率。相對于制備在剛性襯底上的磁電薄膜與器件，將磁性薄膜沉積于柔性襯底上，利用柔性襯底的柔韌性，將大大提高磁電薄膜對外部應力的響應靈敏度。本文研究了應力對基于柔性襯底的磁致伸縮Fe81Ga19薄膜靜態(tài)和高頻磁性的調(diào)控作用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴將磁致伸縮Fe81Ga19薄膜沉積在預彎曲的柔性聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯底上

3、，當將薄膜從襯底上拿下來恢復平整時，薄膜受到來自襯底的應力，進而薄膜中產(chǎn)生由應力引起的磁各向異性，通過控制襯底的彎曲曲率半徑大小可以控制薄膜所受的應變大小。增大應變，薄膜的易磁化方向矯頑力增大，剩磁比增大；薄膜難磁化方向剩磁比減小，矯頑力增大。說明薄膜的磁各向異性隨著外部預應變的增大而增強。通過測試薄膜的磁譜，得到薄膜的共振頻率隨著預應變的增大而增大，說明薄膜的各向異性隨應變而增強。⑵將不同厚度磁致伸縮 Fe81Ga19薄膜沉積在預拉伸

4、的柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)襯底上，然后釋放應變，利用原子力顯微鏡(AFM)和振動樣品磁強計(VSM)分別測試了樣品的形貌和磁性能，發(fā)現(xiàn)樣品呈現(xiàn)出納米褶皺周期性波紋形貌，隨著薄膜厚度增加，周期增大，薄膜的易磁化方向垂直于預拉伸應變的方向，說明在這種納米結構樣品中，磁性薄膜的磁各向異性具有可調(diào)控性，為制備基于該結構的柔性磁電器件打下基礎。⑶利用超高真空磁控濺射系統(tǒng)，在柔性PET襯底上沉積了不同厚度的Fe81Ga19薄膜，在易磁化方向上