feco基纳米晶软磁薄膜材料的制备及性能研究

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1、摘要铁钴基纳米晶软磁合金薄膜具有优异的磁学性能，因此在记录磁头、记录磁盘衬底层、微电感、薄膜变压器等高频电子器件方面得到广泛的应用。磁性元器件的微型化和高频化对具有优良高频特性的纳米晶软磁合金薄膜有着迫切的需求，因而开发一些优良高频特性的纳米晶软磁合金薄膜是十分必要的。本论文基于磁控溅射方法，对Fe．Co．O、Fe．Co．Cr．N以及Fe．Co．Ti．N三个纳米晶软磁合金薄膜系统进行了样品制备、结构表征、电学特性以及磁学特性的研究。本研究的主要工作如下：(1)采用磁控溅射方法，通过调控工艺参数(工作气

2、压、Cr或Ti靶溅射功率、N2或02流量比、溅射时间)制备fljFe．Co．O、Fe．Co．Cr-N和Fe．Co．Ti-N纳米晶软磁合金薄膜系列样品。(2)通过膜厚仪厚度测试、XRD物相结构分析、SEM微观形貌观察、EDX成分分析、四探针电阻测试、VSM磁特性分析以及磁导率测量仪的高频特性分析，研究了工艺参数对纳米晶软磁合金薄膜的结构、电学特性和磁学特性的影响，优化出具有最佳软磁特性和高频特性的薄膜制备工艺。(3)研究了掺杂元素(Cr、Ti、N、O)在铁钴基纳米晶软磁合金薄膜内的存在形式以及各个元素对

3、晶粒的细化机制。随机各向异性模型理论被用来解释纳米晶软磁合金薄膜的软磁机理，并讨论了界面效应和表面粗糙度对薄膜软磁特性的影响。(4)研究了基片旋转工艺对晶态和类非晶薄膜的面内单轴磁各向异性的产生机制，并在此基础上研究了外加磁场工艺对薄膜单轴磁各向异性和高频特性的影响。比较了LLG方程计算理论磁导率频谱曲线和实验频谱曲线，对两者之间差异性做了合理的解释，并根据Hoffmann的涟波理论对理论频谱曲线进行了修正，使磁导率的理论频谱曲线和实验频谱曲线吻合得较好。关键词：磁控溅射；合金薄膜；软磁特性；高频特性

4、AbstractTheFeCo—basednanocrystallinesoft—magneticalloyfilms，fortheirgoodmagneticproperties，havewidelybeenusedinsomehi曲·frequencydevicessuchasrecordinghems，recordingmedia晰tllsoftmagneticunderlayers，inductorsandfilmtransformers．Thereisanincreasingdemandof

5、nanocrystallinesoft·magneticalloyfilms晰也goodhi曲frequencypropertiesbecauseofthemicromationandhighfrquencytendencyofelectronicdevices．Therefore，itisnecessarytodevelopsomenanocrystallinesoft—magneticalloyfilms、析Ⅱlexcellenthighfrequencyproperties．Inthisrese

6、arch,magnetronsputteringmethodWasusedtoprepareseriesoffilmsamplesofFe·Co-O，Fe—Co·Cr-NandFe—Co-Ti—Nnanocrystallinesoft-magneticalloyfilmsystemsandtheirstructural，electricalandmagneticpropertieswereinvestigated．Themaininvestigationswerecarriedoutasfollows

7、：(1)MagnetronsputteringmethodWasusedtoprepareseriesoffilmsamplesofFe-Co-O．Fe—Co-Cr-NandFe—Co-Ti—Nnanocrystallinesoft—magneticalloyfilmsystemsbychangingtheprocessingparameter(workinggaspressure，CrorTitargetsputteringpoweLgasflowratioofN2or02，sputteringti

8、me)．(2)Theeffectsofprocessingparameterwerestudiedonthestructural，electricalandmagneticpropertiesofnanocrystallinesoft-magneticalloyfilmsbysomeanalyticaltoolsasfollows：SurfaceProfiler,XRD，SEM，EDX，FourProbe，VSMandPermeameter．Thebes