图形化金属软磁薄膜的高频电磁特性研究

《图形化金属软磁薄膜的高频电磁特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西南科技大学研究生学位论文图形化金属软磁薄膜的高频电磁特性研究年级2015姓名张燕申请学位级别硕士专业材料科学与工程指导教师任勇副教授ClassifiedIndex:TB383U.D.C:620.3SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisStudyonHighFrequencyElectromagneticCharacteristicsofPatternedSoftMagneticFilmsGrade:2015Candidate:YanZhangA

2、cademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:MaterialsScienceandEngineeringSupervisor:prof.YongRenMay.20,2018西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着雷达探测、通讯技术和消费电子的快速发展，磁性材料在GHz波段内的优异高频电磁特性而广泛应用于军用和民用领域。例如在现代无线通讯中，我们通过手机来进行交流，这需要电磁波来进行信号传输，从过去的二代GMS数字通讯发展到现在的第四代4G通讯技术，不仅要求电磁波频率高，还需要在这些高

3、度集成化电子设备内部间形成的信号干扰小。具有磁各向异性的薄膜化微波磁性材料可以改善材料的共振频率和磁导率特性，从而使得信号传输的更快，同时可有效减弱设备内部的传导干扰和电磁兼容干扰等问题。因此通过调控磁性薄膜材料的磁各向异性场来调控材料的高频磁性成为了薄膜材料的一个研究热点。由于在图形化小单元中会引入额外的形状各向异性能，同时具有材料选择性，因而图形化薄膜的研究引起了越来越多的兴趣。本课题研究的着重点放在如何制备图形化薄膜、改变图形化单元的尺寸和混合排列方式引入形状各向异性能来实现对NiFe软磁薄膜高频磁性能的有效调控，从而

4、达到器件高频化、集成化、片式化和微型化的目的。主要内容如下：（一）通过光刻和磁控溅射技术制备出不同宽度的微米级NiFe软磁薄膜条纹，设计的线宽从2μm变化到30μm。相对于连续薄膜而言，图形化薄膜样品表现出明显的形状磁各向异性，并且随着线宽的不断减小，磁各向异性场（Hk）从87Oe增加到576Oe。同时我们通过矢量网络分析仪表征动态磁性可以看到，样品的共振频率从0.7GHz增大到了10.6GHz，实现了在L,S,C,X四个波段内可调。（二）将两种不同宽度的微米级磁条按不同比例混合排列在5*5mm大小的基片上。磁条在组合之后，

5、磁滞回线易轴的矫顽力增大，面内磁各向异性Hk减小，且回线表现出类似条纹畴回线的台阶结构。通过MFM表征发现线条内部畴结构重新排列，组合后样品的共振频率提高到7GHz，同时磁导率保持一个较高值，突破了传统的Acher极限。（三）在不同温度下对Al2O3基片进行热处理，对其表面形成的类似三角波式条纹通过MFM表征其波长和峰高。随着温度升高，波长增大到62.1nm，磁滞回线易轴的矫顽力增大到75Oe，同时形成的磁各向异性场也增大到了238Oe，这说第II页西南科技大学硕士研究生学位论文明通过对Al2O3基片进行热处理，引入的纳米三

6、角波条纹会对样品的磁各向异性产生影响。且相对于平坦的连续薄膜而言，纳米图形化薄膜的共振频率提高了2倍。关键词：软磁薄膜形状各向异性高频磁性微米级磁条纳米级图形化西南科技大学硕士研究生学位论文第III页AbstractWiththerapiddevelopmentofradardetection,communicationtechnologyandconsumerelectronics,high-frequencymicrowaveabsorptioncharacteristicsofmagneticmaterialsinth

7、emicrowavebandarewidelyusedinmilitaryandcivilianfields.Forexample,inmodernwirelesscommunication,weusethemobilephonetocarryoutnetworkcommunication.Alloftheserequireelectromagneticwavesforsignaltransmission.Fromthedevelopmentofthepastsecond-generationGMSdigitalcommun

8、icationtothecurrentfourth-generation4Gcommunicationtechnology,highfrequenciesofelectromagneticwavesarenotonlyrequired,butalsoaneedforlowsignalint