FeCo基高频铁磁薄膜的制备、性能与电磁调控研究

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1、退分类号：0469密级：UDC：530学校代码：11065硕士学位论文FeCo基高频铁磁薄膜的制备、性能与电磁调控研究时志鹏指导教师李山东教授学科专业名称物理学论文提交日期2017.11.25论文答辩日期2017.11.25答辩委员会主席彭勇1青岛大学硕士学位论文摘要随着时代的进步与科技的发展，各式各样的通讯方式应运而生。其中高频通讯设备及相应的电子元器件越来越受到人们的重视。器件的小型化、低能耗、多功能化、性能稳定等越来越受到人们的青睐，相应材料的研究也吸引了人们的目光。目前SIP（systeminpackage）技术存在体积大，封装成本高，可靠性能差等缺点，而SOC（systemon

2、chip）技术可以很好的克服以上缺点。但片式电子元器件还不能达到人们的所有需求，各种器件仍然存在着很大的发展空间。随着5G时代的到来，软磁材料由于其卓越的高频性能，越来越受到人们的重视。本文以FeCo基软磁薄膜为研究对象，从软磁薄膜的制备、高频性能测试和电场对微波性能的调控三个方面开展研究。我们通过一系列自行设计的制备工艺和测试手段，获得了性能良好的高频铁磁薄膜，对实现电子器件的小型化，低功耗等具有良好的推动作用。本文的工作内容主要包括：（1）以FeCoHf为靶材，利用磁控倾斜溅射（OS）的方法在PZN-PT单晶衬底上制备了Fe42Co46Hf12软磁薄膜。通过倾斜溅射使软磁薄膜产生了1

3、75Oe的磁各向异性场，进而获得了4.25GHz的铁磁共振频率。根据逆磁电耦合原理，对PZN-PT衬底施加电压，当电场从0增加到8kV/cm时，磁各向异性场从175Oe增加到411Oe，获得了一个29.5Oe.cm/kV的调谐率。由于磁各向异性场的增大，铁磁共振频率从4.25GHz增加到6.28GHz，电场对铁磁共振频率的调谐率高达210MHz.cm/kV。（2）利用磁控倾斜溅射（OS）的方法在PZN-PT单晶衬底上制备了平均厚度为100nm的Fe52.5Co22.5B25高频软磁薄膜，获得了169Oe的磁各向异性场，铁磁共振频率上升到4.57GHz。当电场从0增加到8kV/cm时，磁各

4、向异性场增加到从169Oe增加到600Oe，获得了53.9Oe.cm/kV的电场调谐率。同时软磁薄膜的铁磁共振场产生了708Oe的变化量。与此同时，我们发现随着电场的增加，阻尼系数从0.021减小到0.0186，说明Fe52.5Co22.5B25软磁薄膜具有良好的高频性能。（3）我们以FeCo靶与B靶为溅射靶，利用共溅射在PZN-PT单晶衬底上生长了成分为Fe27.45Co30.19B42.36软磁薄膜，获得了56Oe的初始磁各向异性场。根据逆磁电耦合原理，当电场从0增加到7kV/cm时，磁各向异性场从56Oe2青岛大学硕士学位论文增加到了663Oe，获得了86.7Oe.cm/kV的电场

5、调谐率。同时，铁磁薄膜的铁磁共振频率从2.57GHz增加到了9.02GHz，得到了921.4MHz.cm/kV的电控调谐率。关键词：倾斜溅射；高频铁磁薄膜；磁电耦合3青岛大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,variouscommunicationmethodsappear.Amongthem,thedevelopmentofhigh-frequencycommunicationsandthecorrespondingelectronicequipmenthaveattractedincreasingattent

6、ions.Inordertomeetminiaturizationofdevices,lowpowerconsumption,multi-functional,stableperformanceandotherneeds,thecorrespondingmaterialresearchisalsotakenmoreseriously.Atpresent,SIP(systeminpackage)technologyisstillthemaintechnologyofintegratedelectroniccircuit,however,ithassomedisadvantages,such

7、aslargevolume,highpackagecostandpoorreliability,etc.SOC(systemonchip)technologyinoneeffectivewaytoovercometheshortcomingsaboveinSIPtechnology.ForSOC,thesoftmagneticmaterialsworkinginhighfrequencyisthedesiredmaterials,w