基于SOC應(yīng)用的NiZn鐵氧體薄膜研究.pdf

1、薄膜磁性器件是單片集成電路MICs(Monolithic Integrated Circuits)中實現(xiàn)SOC(System on chip)技術(shù)的關(guān)鍵元件，而應(yīng)用于其中的NiZn鐵氧體薄膜是決定其性能的支撐性材料。當(dāng)前對NiZn鐵氧體薄膜的研究主要集中于優(yōu)化制備工藝和提高磁性能等基礎(chǔ)性研究。
　　本論文以射頻磁控濺射法為薄膜制備方法，以NiZn鐵氧體薄膜為主要研究對象，主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括：
　　(1)通過X射線衍射法計

2、算了NixZn1-xFe2O4陽離子占位，并與Ni0.6Zn0.4Fe2O4的穆斯堡爾譜分析結(jié)果對比。結(jié)果表明，少量的Ni2+占A位，F(xiàn)e3+在A、B位的計算誤差分別為6.5％和2.0%，計算值與實測值獲得了很好的吻合。
　　(2)研究了不同基片對NiZn鐵氧體薄膜取向生長及磁性能的影響。MgAl2O4基片因為與NiZn鐵氧體薄膜具有相似的晶體結(jié)構(gòu)而對NiZn鐵氧體薄膜具有強(qiáng)烈的誘導(dǎo)生長作用。較小的晶格失配度是薄膜獲得較大飽和磁化

3、強(qiáng)度的主要原因。矯頑力主要由薄膜與襯底之間熱膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致的熱應(yīng)力決定。
　　(3)研究了熱處理工藝對薄膜磁性能、相結(jié)構(gòu)及顯微結(jié)構(gòu)的影響。最優(yōu)熱處理工藝為退火溫度800℃下保溫120min?；诔C頑力的應(yīng)力模型，探討了薄膜內(nèi)稟應(yīng)力和熱應(yīng)力與薄膜矯頑力的作用關(guān)系。結(jié)合Tradition Phenomenological Rate Equation(TPRE)，研究了600、700、800、900℃下Ni0.5Zn0.5Fe2O4

4、鐵氧體薄膜的晶粒生長動力學(xué)。其物質(zhì)傳輸機(jī)制不同于塊材或納米晶，晶粒生長激活能分別為為22.75、42.52、56.32、85.54KJ/mol，遠(yuǎn)小于塊材的晶粒生長激活能。
　　(4)研究了利用ZnFe2O4緩沖層制備高度取向生長NiZn鐵氧體薄膜的方法。首先通過低功率射頻磁控濺射法，在Si(100)、Si(111)和SiO2(500nm)/Si(111)基片上用80W的濺射功率制備了沿{111}面單一取向生長的ZnFe2O4鐵氧