磁性薄膜电磁参数的变温测试技术研究

作     者：赵超 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李恩

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：磁性薄膜 电磁参数 变温测试 传输线理论 

摘      要：随着电子信息工业的蓬勃发展,磁性薄膜这种强磁性材料得到了越来越广泛的应用,其应用环境也越来越复杂。因此对于磁性薄膜电磁参数的测量,尤其是其复磁导率的测量一直是国内外研究的热点。然而磁性薄膜的厚度为微米级或纳米级,这会给测试精度和灵敏度带来很大的困难。广泛的应用带来了更多的测试要求,如更宽的测试频带和在多个温度下的测试,所以如何在变温环境下准确的测量出磁性薄膜的电磁参数有着重要的意义。本文采用传输线微扰法,首先分别对磁性薄膜的复介电常数和复磁导率建立起了测试模型,并对其计算公式进行了推导。然后利用电磁仿真软件HFSS设计了测试夹具,并对其性能进行了评估。测试夹具确定了之后,研制了配套的变温系统,高温加热系统用来实现室温到100℃的高温环境,低温制冷系统用来实现-50℃到室温的低温环境。基于VC++软件编写了实验所需的测试软件,大大简化了实验操作和数据处理的繁复性,并详细介绍了软件的各个界面和实验操作步骤。本实验中的磁性薄膜都覆在0.5mm×5mm×15mm的硅基板上,厚度均为几百纳米。利用本文所研制的测试系统对几个规格的样品进行了常温测试和变温测试,分析了测试结果的精确度和稳定性,并对磁性薄膜材料的电磁参数的温度特性进行了分析。最后,对测试结果进行了误差分析,并且对整个测试系统提出了几点需要继续改进的工作。本文在测试夹具上做了独特设计,提高了系统的测试带宽(50MHz2GHz)。设计了短路微带线来测试磁性薄膜材料的复磁导率,并提出了用终端开路的微带线来测试磁性薄膜的复介电常数。成功的研制出了用于测试磁性薄膜材料电磁参数的变温系统。测试结果表明,整套测试系统具有足够的稳定性和精确度,完全能够满足磁性薄膜材料的变温测试需求。