Ni80 Fe20复合结构丝形貌及磁性能影响-论文.pdf

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1、潘校齐等：溅射工艺对Cu／SiO／NFe。。复合结构丝形貌及磁性能影响文章编号：1001—9731(2014)10—10095—03溅射工艺对Cu／SiO2／Ni8oFe2o复合结构丝形貌及磁性能影响潘校齐，李欣，潘海林，赵强，阮建中，嵇晓妍，陈德禄，赵振杰(华东师范大学物理系，纳光电集成与先进装备教育部工程研究中心，上海200062)摘要：利用射频磁控溅射方法在自旋的Cu上制7O和200W，溅射压强分别为0．8和0．65Pa。实验备了Cu／SiO。和Cu／SiO／NiFe。。两个系列复合结时在铜丝上先后沉积SiO。和Ni

2、。Fe。。薄膜，Cu／构丝。利用扫描电镜、阻抗分析仪分析了溅射SiO。时SiO。／Ni。Fe。复合结构丝的截面图如图1所示。薄基底丝旋转速率对复合结构丝的表面微观结构和巨磁膜的厚度通过溅射时间来控制，SiO和Ni。。Fe。。的厚阻抗效应的影响。实验结果表明，镀层表面颗粒大小度分别为410和390nm。随着制备Si0时转速的增加先减小后增大，Cu／sio：／Ni。Fe。复合结构丝的巨磁阻抗效应则随着转速的增加先增大后减小。关键词：复合结构丝；转速；巨磁阻抗效应；颗粒大小中图分类号：TM271文献标识码：ADoI：10．396

3、9／．issn．10O1—9731．2O14．10．0211引言自Mohir等在CoFeSiB非晶丝中发现巨磁阻抗图1Cu／SiO／Ni。Fe。复合结构丝的SEM截面图(GMI)效应以来口]，人们在多种软磁材料中发现了Fig1SectionalSEMphotoofCu／SiO2／Ni80Fe2ocom—GMI效应，包括钴基非晶[2和铁基纳米晶[3]，结构形positewires态从单质材料发展到复合结构材料_4]。实验结果发镀层的厚度和表面形貌由扫描电镜获得(SEM，S一现复合结构材料可以在很低频率下观察到较大GMI480

4、0，日本)。材料在外磁场下的阻抗由精密阻抗分析效应l6]，理论研究表明导电层和铁磁层问的电磁相互仪测得(Agilent4294A，美国)。交变驱动电流为作用增强了铁磁层的趋肤效应-．，从而增大了GMI效10mA，测量频率为100Hz～100MHz。外磁场由亥应。用复合结构丝制备的敏感元件具有体积小、响应姆赫兹线圈提供，磁场范围为一7．96～7．96kA／m。速度快、敏感度高等优点，具有广泛的应用前景。为了为避免地磁场对测量产生影响，外加磁场与地磁场垂获得高灵敏度的GMI传感器，一方面要求复合结构丝直。巨磁阻抗的比值定义为有

5、较高的GMI值；另一方面要求磁性层的各向异性场要小。有研究发现复合结构丝的制备工艺[5]、外部磁一Z～u／n：一Z(H××100％(l1l)l⋯)一⋯场环境I8j、铁磁层和绝缘层厚度Ls]、镀层基底的晶粒大Z(H。)和Z(H)分别为任意外磁场和最大外小等。都会对复合结构丝的软磁性能有影响。本文磁场下的阻抗值。用磁控溅射法制备了Cu／SiO／Ni。。Fe。复合结构丝，通过改变溅射SiO。层的旋转速率，探究了薄膜制备工3结果与讨论艺对薄膜微观结构的生长和软磁性能的影响。首先以不同转速制备了膜厚为410nm的Cu／2实验SiO复

6、合结构丝，镀层表面的SEM照片如图2所示。可以看到转速为20r／min时镀层表面粗糙，颗粒较溅射使用CK一4B一570型射频多靶位磁控溅射系大；转速为40r／min时，镀层颗粒细小，表面平整；转统制备复合结构丝，并将经丙酮和酒精清洗后的铜丝速为60r／rain时，丝表面粗糙，有较多缺陷出现。安装于实验室白行设计的旋转装置之上，以获得均匀溅射中基底丝旋转，镀层将形成层状结构，可以采镀层。基底铜丝的直径为75m。溅射本底真空为用如图3的“卷膜”模型来解释。2．0x10一Pa，溅射SiO。和Ni∞Fe。。的功率分别为*基金项目：

7、国家自然科学基金资助项目(51302085)；上海汽车基金会资助项目(SAISTDF／1206)；华东师范大学创新资助项目(78210142，78210183)收到初稿日期：2013—1210收到修改稿日期：2014—03721通讯作者：赵振杰，E—mail：zjzhao@phy．ecnu．edu．cn作者简介：潘校齐(1986～)，男，安徽六安人，在读硕士，师承赵振杰教授，从事磁性材料研究。鲎壹篁!塑三茎型兰!!!!全笙丝壁丝堂堕!!反而减小，120r／min时最小，仅为83。图7为复合生，影响到铁磁层的趋肤深度，进而使

8、得GMI效应明结构丝系列样品的各向异性场及最大磁阻抗值与显降低_1。。Amalou等¨l发现光滑的表面可以降低SiO转速的关系曲线。复合结构丝的各向异性场随各向异性场，经过化学抛光处理后，非晶薄带的GMI转速增加呈现相反的趋势，转速<40r／min时，各向异效应得到了明显的改善。认为转速为40r／min