nife基软磁薄膜的微波电磁性能研究

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1、西南科技大学工程硕士专业学位论文NiFe基软磁薄膜的微波电磁性能研究作者姓名徐景所在学院材料科学与工程学院专业/领城材料工程学校导师代波（教授）校外导师悦经（高级工程师）论文完成日期2015年5月10日ClassifiedIndex:TM25U.D.C:537SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisElectromagneticandmicrowavepropertiesofNiFe-basedsoftmagneticfilmsGrade:2012Candidate:JingX

2、uAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MaterialEngineeringSupervisor:ProfessorBoDaiMay10,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:曰期：关于论文使用和授权的

3、说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）vr^导师签名:曰期*西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要GHz电磁波通信技术的迅速发展使电子元器件间的电磁干扰越来越严重，已威胁信息安全；一些电磁器件如：变压器、电感器之类的微波器件在高频下磁导率迅速下降，性能极不稳定；军事侦察技术的不断发展使传统的隐形材料已经不能够满足现代及未来军事对抗的要求。传统磁性材料的磁导率在较

4、高工作频率下严重衰减，其各方面性能已经远远不能满足日益发展的新型微波电子器件的需求，因此，需要研发出适用于GHz频段的高性能、微型化及低损耗的新型微波电磁器件以及用于抗电磁干扰的高频磁性材料。目前，高频电子器件正朝着小型化、片式化发展。新型的金属软磁薄膜可以满足上述要求，在现代无线电通信、雷达波隐身技术、蓝牙、手机、卫星电视、电子对抗、仪器测量、电磁波屏蔽、微波暗室以及计算机存储等诸多领域中都占据着举足轻重的地位因而成为当今研究热点。坡莫合金NiFe基软磁薄膜的软磁性能优良，具有低的矫顽力、高的饱和磁化强度、高的居里温度、高的磁导率以及磁各向异性等优异的

5、磁学性能，适宜应用于高频GHZ工作频段，因此得到广泛应用。本课题在室温下采用直流磁控溅射法在(100)向的硅片表面沉积Ta/NiFe/Ta单层膜、Ta/[NiFe(xnm)/NiFeO(ynm)]10/Ta和Ta/[NiFe(8nm)/NiFeO(ynm)]10/Ta结构的多层膜样品。在溅射过程中，施加一约120Oe的外加磁场平行于基片表面，以诱导面内单轴各向异性。采用X射线衍射分析薄膜的晶体结构与晶向；透射电子显微镜观察样品的多层膜结构；使用四探针法测出样品的电阻率；振动样品磁强计获得样品的磁滞回线，从而可以分析薄膜的静态磁性：饱和磁化强度、矫顽力和各

6、向异性场；采用单端口短路法（微带法）在矢量网络分析仪中测量样品0.2~5GHz的磁谱。本研究制备的所有薄膜样品都具有明显的NiFe（111）向衍射峰。NiFe单层膜样品具有优异的软磁性能：饱和磁化强度高、矫顽力低以及明显的各向异性，但各向异性随膜厚的变化并无太大改变，所有单层膜样品的共振频率都较低，约在1GHz左右。多层膜的综合性能比单层膜优异，对于[NiFe(xnm)/NiFeO(ynm)]10结构的多层膜，其单周期NiFe/NiFeO总厚度为10nm，样品的电阻率以及高频磁性随y值增大而增大，但当y>5nm，虽其共振频率更高，但其磁导率仍继续减小，过

7、小的磁导率已不适于在高频领域应用，西南科技大学硕士研究生学位论文第II页当单周期NiFeO为5nm时，此样品具有较高的共振频率和磁导率而适用于微波器件；对[NiFe(8nm)/NiFeO(ynm)]10结构的多层膜样品，单周期NiFe层的厚度始终保持8nm，通过改变NiFeO层的厚度来调控其微波电磁性能，同样y值不能太大，否则会造成磁导率过小而不宜实际应用，在单周期NiFeO为6nm的样品中，获得了最优异的微波电磁性能，其电阻率达到268.8μΩ·cm，共振频率达到2.85GHz，磁导率实部在0.2~1.9GHz宽频范围内大于100，磁损耗因子也达到0.

8、078，其综合性能比[NiFe(5nm)/NiFeO(5nm)]10的多层膜样品