FeCo薄膜动态磁导率的磁滞特性研究

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随着当今科学技术的飞速发展,人们正逐渐步入一个全面电子化的世界,电子产品的需求度越来越高,发展速度也在不断加快。今天,手机、电脑更新换代速度可谓日新月异,尤其是各种新兴可穿戴式电子设备不断出现并逐渐普及,这些都对基础的制造技术和电子元器件的发展提出了非常高的要求。电子设备的发展趋势是多功能化、关联化和微型化,集成电路技术的发展为电子器件的微型化提供了条件,也提出了磁性器件微型化的需求。但是常规的三维粉体磁性材料已经很难应用于微型化的器件研制中。软磁薄膜作为一种薪型磁性材料,可以起到常规三维材料和低维纳米材料的重要衔接作用,另外由于高频磁场及微波频段下具有较高的磁导率,已经逐渐成为磁性吸波材料探索道路的热门方向之一。  对于软磁磁性薄膜的研究方向,一方面是不断通过实验改进和工艺探索制备具有更优化软磁特性的薄膜材料,另一方面是不断进行扩充和系统化理论、探究薄膜内部微观结构与宏观特性之间的联系。无论哪种方向,都需要建立在如磁滞回线、磁谱曲线等基础研究之上。本论文将FeCo软磁薄膜材料的制备、表征与微观理论研究结合起来,并发现了铁磁材料磁滞回线与磁谱曲线的磁滞相关性,为铁磁薄膜的磁学结构研究提供了新的分析方法,对以磁性薄膜为基础的高频磁性器件应用研究具重要的意义。我们的主要工作有:  通过射频磁控溅射制备了150nm厚度的FeCo软磁薄膜,测量了FeCo薄膜的磁滞回线及其矫顽力等基本磁性参数,在0.5GHz-8GHz的频率范围内测量了FeCo薄膜的复数磁导率谱,通过改变沿易磁化轴方向外加磁场Hex的方向、大小,研究磁导率虚部磁谱曲线随之变化的规律;验证了FeCo薄膜样品铁磁共振频率fr的平方值随正向外加磁场Hex线性变化的规律;观察到外加磁场Hex与样品磁化方向相反时,Hex大小改变的动态过程中磁谱曲线出现对应于磁滞回线的磁滞现象;观察到反向Hex大小处于矫顽力Hc大小附近值时,磁导率虚部磁谱曲线出现双峰现象,随着外加反向磁场的增大,低频位置的共振峰继续向低频移动,大小不断减小直至消失,高频位置的共振峰继续向高频移动,大小不断增加,两峰的大小在Hex=Hc时趋于相等;观察到反向Hex大小处于矫顽力Hc大小附近值时,铁磁共振频率fr的平方值对应于Hex的数据点出现分化,分别分布于两条直线上,这反映了铁磁薄膜中部分磁矩随着反向Hex逐渐增大逐步翻转的磁化动力学过程;由铁磁共振公式分析和拟合了在矫顽力Hc大小附近的磁导率虚部磁谱曲线,通过面积积分求比计算了出现双共振峰时薄膜中磁矩发生翻转的比例。
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