磁性薄膜研究进展与应用展望

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1、功能材料课程论文题目：磁性薄膜研究进展与应用展望学号：20133808姓名：陈俊奇班级：功材1302联系方式：810308904@qq.com/152811508912016年5月8磁性薄膜研究进展与应用展望摘要：磁性薄膜是一个十分活跃的研究方向，广泛应用于电子学领域。本文对目前磁性薄膜的研究进展进行综述，简单地介绍了磁性薄膜的特点、磁性薄膜的制备方法以及磁性薄膜的表征手段。对磁性薄膜今后的研究方向进行探讨并讨论其新的应用可能。关键词：磁性薄膜，磁性能，制备方法，应用Abstract：Magneticthinfilmsisaveryactiveresearc

2、harea，itiswidelyusedintheelectronicsfield.Thispaperreviewsresearchprogressofmagneticthinfilms,anddescribesthecharacteristics,methodofpreparationandcharacterizationofmagneticthinfilm.Wediscussthefutureexportingdirectionsofmagneticthinfilmandpossibleapplication.Keywords：Magneticthinf

3、ilms，Magneticproperties，Preparationmethod，Application一引言磁性薄膜是由铁、钴一类的过渡族元素及其合金等直接或间接产生磁性的物质来制备的薄膜，薄膜的厚度一般在几十纳米到几微米之间。磁性薄膜与普通薄膜相比,其具有许多特殊的性能,比如巨电导、巨磁电阻效应、巨霍尔效应等。因为其特殊的性能，磁性薄膜已经成为当前电子信息材料领域的研究的一大热点之一[1]。磁性薄膜在电子学领域有广泛的应用，如信息储存、隐身技术、磁传感器、微波通信、电子对抗、电磁兼容等领域[2]。运用磁性薄膜可以做成的各种器件，如薄膜磁记录介质、薄膜型

4、磁头、薄膜变压器、薄膜电感器、薄膜噪声抑制器、平面薄膜电阻、电容等。磁性薄膜材料按照材料不同可分为金属磁性薄膜和氧化物磁性薄膜两大类。目前，金属类Fe、Co及Fe-Ni系等的研究已较为成熟，氧化物类主要分为尖晶石、磁铅石及石榴石铁氧体三大类。本文主要介绍氧化物磁性薄膜。制备薄膜的方法大致可归为化学方法与物理方法两大类，薄膜制备的方法很多，如溶胶-凝胶法、L-B膜法、分子与原子束外延、电化学沉积法、化学气相沉积、溅射沉积、低能团簇束沉积、真空蒸发法、分子自组装等诸多方法。本文主要介绍溅射镀膜。二磁性薄膜的分类磁性薄膜按照材料的不同大致可以分为金属磁性薄膜和氧化

5、物磁性薄膜。2.1金属磁性薄膜2.1.1单层金属合金膜单层金属薄膜的应用相对较多，比如磁记录使用的FeCrCo膜、磁光存储使用的TbFeCo膜等等，以及FeNi膜传感器。Ni-Fe合金的磁电阻是各向异性8(AMR)的，在某一平面上，当其所加的电流和磁场互相平行时有：Δρ=ρ(H)-ρ(0)>0，但是当相互垂直时有：Δρ<0，因此它可用做磁电阻磁头。随着维度的降低，材料当中的原子磁矩将会升高。对于大块材料和单个原子的结果相对来说容易验证，然而其他的结果就必须要制备出高质量的磁性超薄膜和线链，并且经过仔细地测量和分析后才能给出验证结果。这是因为薄膜必须在基片上生

6、长，而且在表面上是否有覆盖物，磁性都会受到影响，表现出的磁性会有很大的不同[3]。2.1.2金属多层膜与金属多层膜的研究也是非常多，比如层间耦合及其随非磁层厚度振荡(长短周期)、巨磁电阻效应。金属多层膜的类型有多层膜、人工超晶格、三明治膜、自旋阀型膜等等[4]。从总体的来看，层间耦合是由于导电电子的极化和类RKKY作用产生的，也可用量子阱模型来解释，然而巨磁电阻效应是源于自旋相关散射这个理论，没有相关完整的研究来支撑[5]。2.2氧化物磁性薄膜2.2.1铁氧体类尖晶石铁氧体薄膜与石榴石铁氧体薄膜在磁泡和磁记录技术有着广泛应用，在雷达技术之中也有着许许多多的应

7、用。微米量级的厚薄膜可以用作汽车中小型雷达的微波集成器件，还可以防碰撞，并且其使用可以使汽车智能化。可是要完成这部分工作的话，还必须与硬磁膜相互配合使用。2.2.2简单氧化物膜简单的氧化物膜有：NiO，CoO，Fe2O3。简单氧化物膜能够在人工调制膜中耦合层和钉扎层、隧道结膜使用。CoNiO薄膜还可以用作偏置磁场的介质层[6]。2.2.3钙钛矿类钙钛矿类主要是R1-xAxMnO3氧化物薄膜。其中A为二价碱土金属，R为三价稀土金属。(1-x)LaMnO3+xCaMnO3可以形成La1-xCaxMnO3。这两种氧化物有许多共同点：同样都具有反铁磁和绝缘体特性，理

8、想情况下为立方结构[7]。三溅射镀膜溅射镀膜的原理[