FeCo-ZnO納米顆粒薄膜的制備與性能研究.pdf

1、在當代科技飛速發(fā)展的背景下，由于電子設(shè)備小型化和高性能發(fā)展的需要，具有高飽和磁化強度Ms、高磁導率μ、低矯頑力Hc、高電阻率p以及適當大的各向異性場Hk的軟磁薄膜成為磁性材料發(fā)展的一個重要方向。由金屬和絕緣體介質(zhì)組成的納米顆粒膜由于同時具備磁性金屬的高飽和磁感應(yīng)強度、高磁導率以及絕緣體介質(zhì)的高電阻率的優(yōu)點，因此這種納米顆粒膜軟磁薄膜材料已經(jīng)成為軟磁材料研究中的重要分支之一。到目前為止，對于可以在高頻下應(yīng)用的納米顆粒膜的研究主要集中在由磁

2、性金屬與絕緣體(如氧化物、氟化物等等)所組成的顆粒膜，而對于由金屬顆粒以及半導體介質(zhì)組成的納米顆粒膜軟磁材料的研究還相對比較少，所以本文主要工作是利用射頻磁控濺射法制備高質(zhì)量的(Fe65Co35)x-(ZnO)1-x系列納米顆粒膜并對其性質(zhì)進行了研究，主要工作內(nèi)容包括：利用JGP560CⅣ型超高真空磁控濺射儀在水冷玻璃襯底上制備不同體積分數(shù)(x)的(Fe65Co35)x-(ZnO)1-x納米顆粒膜，利用X射線衍射儀(XRD)和高分辨透射

3、電鏡(HRTEM)測量樣品的結(jié)構(gòu)和微結(jié)構(gòu)的信息；利用振動樣品磁強計(VSM)和傳統(tǒng)的直流四端法對樣品的磁學和電學性質(zhì)進行了測量；利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)測量樣品的高頻特性。由于樣品獲得了比較優(yōu)異的軟磁性能，從而證明了由磁性金屬顆粒和半導體介質(zhì)組成納米顆粒膜的可行性，得到的主要結(jié)論如下：
　　 1.由HRTEM圖像和XRD結(jié)果得薄膜由bcc相的FeCo顆粒和fcc相的ZnO組成，F(xiàn)eCo顆粒的尺寸隨FeCo體積分數(shù)的減小而減小

4、，說明ZnO有細化FeCo顆粒的作用。
　　 2.研究了Hce以及Hk隨x的變化。結(jié)果表明隨著x的減小，Hce先減小后增大，并且在x=0.67時達到最小值；而Hk的變化趨勢是先增大后減小，而且在x=0.82～0.63的較大范圍內(nèi)Hk均大于40Oe，樣品所表現(xiàn)的好的軟磁性來源于FeCo顆粒間的交換耦合，ZnO中載流子對實現(xiàn)交換耦合的可能的媒介作用。
　　 3.對于x=0.67的典型樣品，Hch和Hce分別為1.43和7.0

5、8Oe，4πMs是9.85kG，ρ高達2.06×103μΩ·cm，Hk為50.7Oe，fr達到2.31GHz，上述樣品均沒經(jīng)過任何退火處理，制備過程也相對簡單，這都預(yù)示該樣品在高頻應(yīng)用方面潛在的市場應(yīng)用前景。
　　 4.對于體積分數(shù)x=0.67的樣品，通過對其磁譜進行理論擬合可知，高頻下樣品磁化強度的行為是由自然共振決定的。
　　 5.研究了樣品的輸運性質(zhì)，對于x=0.67的樣品其電阻溫度系數(shù)為負，經(jīng)過擬合發(fā)現(xiàn)ρ∝1/√

6、T，說明其導電機制為弱局域化的電子相互作用。
　　 6.研究不同濺射功率對樣品結(jié)構(gòu)、靜態(tài)磁性以及高頻磁性的影響，結(jié)果表明濺射功率對樣品結(jié)構(gòu)及矯頑力的影響不大，隨濺射功率的增加飽和磁化強度和共振頻率都是先增加而后略有下降，而各向異性場則單調(diào)增加。阻尼因子敏感地隨濺射功率變化而變化。濺射功率為100W的樣品由于具有較高的fr，較低的阻尼因子，加上高ρ，因而具有優(yōu)異的高頻軟磁性能。
　　 本文以FeCo-ZnO為例說明了制備金