鐵基軟磁薄膜材料巨磁阻抗效應(yīng)研究.pdf

1、磁傳感器廣泛地應(yīng)用于信息技術(shù)、自動控制、交通運輸、電力電子、醫(yī)療儀器等諸多領(lǐng)域，在現(xiàn)代工業(yè)中地位舉足輕重。在各種磁傳感器中，巨磁阻抗傳感器盡管尚未得到廣泛應(yīng)用，但由于它能夠同時滿足靈敏度高、尺寸微型化、響應(yīng)速度快、功耗低、非接觸測試和沒有磁滯等要求，并且使用交流驅(qū)動，可以實現(xiàn)調(diào)制、解調(diào)、濾波、振蕩和共振等多種功能，因此對它的研究越來越受到各國研究者的重視。 Fe 基軟磁材料具有優(yōu)良的軟磁性能，價格低廉，資源豐富，其較大的磁致伸縮

2、系數(shù)又有利于獲得較大的應(yīng)力阻抗效應(yīng)；而薄膜能夠與大規(guī)模集成電路工藝相兼容，易于多層化以及便于實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，因此本文選擇具有較大磁致伸縮系數(shù)的Fe基軟磁薄膜作為研究對象，系統(tǒng)研究了非晶態(tài)FeCuNbSiB和FeAlNbVCuB軟磁薄膜材料的最佳制備工藝條件及在最佳條件下制備的單層膜、矩形三層等寬、矩形三明治結(jié)構(gòu)以及曲折形三層等寬和三明治結(jié)構(gòu)多層膜的巨磁阻抗效應(yīng)。主要研究結(jié)果如下：　　 1.制備了FeCuNbSiB和FeAlN

3、bVCuB單層膜樣品，研究了兩種軟磁薄膜材料單層膜的巨磁阻抗效應(yīng)。 2.利用射頻磁控濺射法、光刻技術(shù)、刻蝕工藝等制備了矩形三層等寬、矩形三明治結(jié)構(gòu)以及曲折形三層等寬和三明治結(jié)構(gòu)多層膜實驗研究發(fā)現(xiàn)，多層膜結(jié)構(gòu)對提高巨磁阻抗效應(yīng)有明顯的優(yōu)勢。 3.研究了在未來實用傳感器中有著廣泛應(yīng)用前景的曲折形三層等寬和三明治結(jié)構(gòu)多層膜。研究發(fā)現(xiàn)，曲折形三明治結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的巨磁效應(yīng)：FeCuNbSiB材料在較低頻率下巨磁阻抗效應(yīng)值能達到

4、55％左右；FeAlNbVCuB材料可達35％左右；對于曲折形三層等寬結(jié)構(gòu)：FeCuNbSiB材料較低頻率下巨磁阻抗效應(yīng)值能達到23.5％左右，F(xiàn)eAlNbVCuB材料可達18％左右。 4.對曲折形三明治結(jié)構(gòu)中的Cu導電層厚度及寬度對整個多層膜結(jié)構(gòu)的影響作了系統(tǒng)的研究。結(jié)果顯示，Cu層厚度存在一個最佳厚度。對于本文所述的多層膜結(jié)構(gòu)其厚度約為2微米左右；Cu層的寬度對整個多層膜結(jié)構(gòu)的GMI效應(yīng)影響呈現(xiàn)振蕩變化的規(guī)律。 5