高頻鐵磁薄膜的制備及磁特性研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)應(yīng)用范圍擴(kuò)大和電子產(chǎn)品數(shù)字化發(fā)展，對電子器件和作為電子元器件的基礎(chǔ)材料提出了更高的要求。目前，集成電路技術(shù)依然是SIP(system inpackage)技術(shù)為主，這是因?yàn)殡姼性紦?jù)了太大的面積，很難集成到電路中。為了滿足當(dāng)前電子元器件的輕薄短小、低功耗、高可靠性、數(shù)據(jù)的高速率傳輸和轉(zhuǎn)換等要求，必須將集成電路技術(shù)由SIP技術(shù)向SOC(system on chip)技術(shù)轉(zhuǎn)換。這個轉(zhuǎn)換過程中的關(guān)鍵因素就是將過去做成插件的電感元

2、件集成到電路中。鐵磁材料可以有效地增加電感材料的電感強(qiáng)度，縮小電感元件的尺寸，因此，制備鐵磁薄膜覆蓋的鐵磁電感成為單板集成電路MICs(monolithic integrated circuits)中實(shí)現(xiàn)SOC技術(shù)的關(guān)鍵。當(dāng)前，以藍(lán)牙技術(shù)為代表的無線通信技術(shù)使用頻率已經(jīng)到達(dá)GHz(giga-Hz)(如2.4和5.8 GHz)，這就要求相應(yīng)的高頻鐵磁材料共振頻率要高于使用頻率。為了研究滿足高頻電子元件需求的鐵磁材料，本論文從高頻磁性薄膜(

3、Fe基薄膜、FeCo基薄膜)的制備、性能測試到對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論等一系列工作來探尋高頻鐵磁薄膜材料的選材、高頻特性、性能影響因素等一系列問題。具體的研究工作主要有： (1)采用直流磁控濺射法制備Fe基(FeNdBO)薄膜，經(jīng)過350℃退火，得到的薄膜具有比較高的飽和磁化強(qiáng)度(Ms)，磁晶各性異性場(Hk)和電阻率(ρ)，薄膜的鐵磁共振頻率(fFMR)大于3 GHz，相對磁導(dǎo)率大于100。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：FeNdBO納米晶薄膜在高頻

4、應(yīng)用方面有很好的前景。 (2)采用自行設(shè)計(jì)的射頻磁控梯皮濺射(GS，gradient sputtering)法制備FeCo基(FeCoHf,FeCoZr)薄膜。退火后的梯度濺射薄膜具有比共濺射薄膜更高的單軸各性異性場(Hk)，薄膜的鐵磁共振頻率(fFMR)大于3 GHz，相對磁導(dǎo)率大于50。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Hf/Zr原子作為參雜原子進(jìn)入FeCo晶格，引起晶格膨脹和應(yīng)力的提高：Hf/Zr成分的單軸分布誘導(dǎo)了GS FeCoH