高频用Ni-Zn铁氧体薄膜的结构与磁性

　　题名:高频用Ni-Zn铁氧体薄膜的结构与磁性
　　作者:郭党委
　　学位授予单位:兰州大学
　　关键词:射频磁控溅射;;铁氧体薄膜;;软磁性能;;共振频率;;双各向异性模型
　　摘要:
　　随着现代电子器件的小型化与高频化发展,Ni-Zn头氧体薄膜由于具有高的共振频率、高的电阻率、良好的机械耐磨性和稳定的化学性能等优点而受到日益广泛的关注。本文首先利用化学共沉淀法制备Ni-Zn失氧体粉末并Rare earth magnets压块烧结制成靶材,然后利用射频磁控溅射法在单晶Si(111)基片上制备了Ni-Zn铁氧体薄膜及其复合薄膜。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪等测量方法对薄膜样品的结构、形貌和磁性等性能进行了系统的研究,得到了以下创新性结果：
　　一.实现了溅射沉积Ni-Zn铁氧体薄膜在无任何热处理的状况下制备态具有单相的尖晶石结构和较好的软磁性能。厚度为300 nm的Ni0.45Zn0.55Fe2O4薄膜饱和磁化强度Ms达到237.2 emu/cm3,远高于文献中报道的无热处理直接沉积得到的Ni-Zn铁氧体薄膜的数值。
　　二.实现了溅射制备Ni-Zn铁氧体薄膜的共振频率在GHz范围,远高于相应的铁氧体块体值,且具有高的磁导率,突破了块体Snoek极限的限制;同时利用双各向异性模型对其原因进行了解释。
　　三.溅射沉积的ZnFe2O4薄膜在无任何热处理的状况下制备态具有单相的尖晶石结构和强的室温铁磁性。研究了不同的热处理温度对薄膜样品的结构和磁性,尤其是高频磁性的影响。结果发现：200℃处理的样品磁性能最好,具有高的饱和磁化强度和共振频率,高的磁导率和优良的噪音抑制性能;并对其共振机制进行了研究。
　　四.首次使用反铁磁材料Fe50Mn50制备了[FeMn/Ni-Zn铁氧体]层状复合薄膜。研究了FeMn丢的使用对Ni-Zn铁氧体薄膜结构和磁性的影响。结果发现：FeMn层的加入使铁氧体薄膜的晶(颗)粒得到了细化,形貌变得一致：软磁性能得到了优化,矫顽力Hc减小至38 Oe;高频特性得到了提高,共振频率达到了1.8 GHz。
　　五.首次使用金属软磁材料Co90Nb10制备了[CoNb/Ni-Zn铁氧体]层状复合薄膜。研究了铁氧体厚度的变化对复合薄膜结构和磁性的影响。结果发现：随着铁氧体厚度的增加,复合薄膜的饱和磁化强度逐渐减小,共振频率逐渐增加,共振线http://www.chinamagnets.biz/宽逐渐变大;从铁氧体厚度为10 nm始起,磁导率虚部出现双峰。我们认为这是由于复合薄膜层间交换作用明显减弱不能使其有效耦合成为一体造成的。
　　学位年度:2010