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物理学报 2022年第21期71卷 302-310页

作者：张艺玮宋恒博李小燕孙丽刘晓莹寇朝霞张栋费红阳赵志斌翟亚海南师范大学物理与电子工程学院海口571158 东南大学物理学院南京211189 聊城大学物理科学与信息工程学院聊城252059

磁电阻作为表征自旋阀结构最具代表性的特征之一,是研究多层膜层间耦合作用的重要研究手段.稀土/磁性过渡金属通过耦合和界面效应诱导室温下稀土具有磁性,插入中间非磁金属层通过调控层间耦合作用实现自旋阀结构将有利于拓展稀土在自旋... 详细信息

磁电阻作为表征自旋阀结构最具代表性的特征之一,是研究多层膜层间耦合作用的重要研究手段.稀土/磁性过渡金属通过耦合和界面效应诱导室温下稀土具有磁性,插入中间非磁金属层通过调控层间耦合作用实现自旋阀结构将有利于拓展稀土在自旋电子学领域的应用.通过分析具有不同Cr层厚度(t_(Cr))的Gd(4 nm)/Cr(t_(Cr))/feco(5 nm)三层膜室温下面内磁电阻效应,本文研究了薄膜的层间耦合和界面效应.研究发现,相对于feco薄膜,Gd/feco薄膜表现出更为明显的各向异性磁电阻.Cr的插入使得电流垂直于磁场时的磁电阻在低场峰值位置处出现一极小值,且这个极小值随着t_(Cr)的增加变得更加明显.当t_(Cr)=3 nm时,几乎完全表现为负自旋阀磁电阻效应.feco层与Cr/Gd形成的不同的自旋散射不对称是产生这一负自旋阀磁电阻效应的主要原因.电流平行于磁场时磁电阻峰值随t_(Cr)的振荡和低温下的磁滞回线证实了低温和室温下层间耦合的存在.

关键词： feco薄膜磁电阻层间耦合稀土

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feco基薄膜高频软磁性能的研究

FeCo基薄膜高频软磁性能的研究

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作者：丁聪颖青岛大学

学位级别：硕士

由于集成电路技术的迅速发展,各领域对铁磁共振射频微波器件提出了更高的要求,自偏置条件下的高频软磁薄膜材料成为一种不可或缺的材料。同时,随着互联网和可折叠、可弯曲的柔性智能设备的进一步发展,实现传统功能材料的柔性化已成为不... 详细信息

由于集成电路技术的迅速发展,各领域对铁磁共振射频微波器件提出了更高的要求,自偏置条件下的高频软磁薄膜材料成为一种不可或缺的材料。同时,随着互联网和可折叠、可弯曲的柔性智能设备的进一步发展,实现传统功能材料的柔性化已成为不可阻挡的趋势,磁性材料在满足高频共振的基础上,还需要具有更高灵敏度、更好延展性和更优良的机械性能等优点。所以,磁致伸缩材料在高频和延展性方面的研究尤为重要。本论文以feco材料为研究对象,围绕feco基磁各向异性单层膜和fecoB/Ru/fecoB三层膜中光学膜的形成和调控机制,研究不同条件对软磁薄膜共振频率的影响,主要研究内容如下:(1)研究柔性衬底和缓冲层中应力场对fecoB/Ru/fecoB三层软磁薄膜磁性性能的影响。采用倾斜溅射法和成分梯度溅射法,共同制备fecoB/Ru/fecoB三层膜(中间层Ru厚度均为3(?)),相比于刚性衬底,生长在柔性衬底上的三层膜,其铁磁共振表现出明显的增强现象;探究了柔性衬底上5 nm缓冲层Ta对fecoB/Ru/fecoB三层软磁薄膜磁性能的影响,实验结果表明,缓冲层Ta能缓解衬底中的应力,提高软磁薄膜共振峰的强度。(2)研究热处理时外加磁场方向对刚性衬底上fecoB/Ru/fecoB三层膜磁学性能的影响。实验结果表明,在热处理过程中,施加与软磁薄膜易轴方向相平行的外加磁场,软磁薄膜由单轴各向异性变为双轴各向异性,成分梯度溅射诱导的单轴各向异性与外加磁场诱导的各向异性互相竞争,从而改变自由层磁矩分布,对光学模共振进行调控。(3)研究磁晶各向异性场对不同基底上对外延生长的feco薄膜高频性能影响。分别在Mg AlO(100)与Mg O(110)上外延生长feco薄膜,样品发生四角畸变,通过对其进行性能的表征,结论如下:随着厚度的增加,不同衬底上薄膜feco薄膜的光学模共振频率均呈现出先增加后减小的趋势;薄膜四角畸变量增大,其存在的磁晶各向异性能使样品共振达到极高频,于Mg O(110)基底上获得了具有高达38.2 GHz的光学模共振的纳米晶外延薄膜。两晶向基片外延所得薄膜具有不同对称性,并判断此现象出现原因。

关键词： feco薄膜各向异性软磁薄膜共振频率

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热应力对feco薄膜磁晶各向异性能的影响

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磁性材料及器件 2019年第6期50卷 1-4,63页

作者：何志童刘曦曹江伟兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室甘肃兰州730070 兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室甘肃兰州730000

采用磁控溅射的方法在300℃下,分别在热膨胀系数相差较大的玻璃和NaCl单晶基片上沉积了Cr90Ru10(002)/Rh(002)/Fe40Co60(002)/Rh多层膜,以研究热应力对feco薄膜的磁晶各向异性能的影响。对样品进行X射线衍射(XRD)分析,研究了薄膜的外延... 详细信息

采用磁控溅射的方法在300℃下,分别在热膨胀系数相差较大的玻璃和NaCl单晶基片上沉积了Cr90Ru10(002)/Rh(002)/Fe40Co60(002)/Rh多层膜,以研究热应力对feco薄膜的磁晶各向异性能的影响。对样品进行X射线衍射(XRD)分析,研究了薄膜的外延生长关系。通过计算样品磁滞回线的面积得到了样品的磁晶各向异性能。实验结果表明,沉积在NaCl基片上的feco薄膜的厚度在1 nm、2 nm时磁晶各向异性能的值高达1.2×10^7 erg/cm^3,较大热应力的引入对于提高磁晶各向异性能有显著的效果。

关键词： feco薄膜磁晶各向异性能热应力

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feco合金薄膜的制备及其磁性能的表征

FeCo合金薄膜的制备及其磁性能的表征

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作者：闵晶晶湖北大学

学位级别：硕士

feco合金薄膜由于其高的饱和磁化强度,低的矫顽力,高的磁导率,良好的热稳定性等磁性能成为了软磁薄膜研究的重点对象之一。正是由于该薄膜具备这些良好的性能,feco合金薄膜已经被广泛运用于磁记录,微波吸收,发电机材料等领域当中。目前... 详细信息

feco合金薄膜由于其高的饱和磁化强度,低的矫顽力,高的磁导率,良好的热稳定性等磁性能成为了软磁薄膜研究的重点对象之一。正是由于该薄膜具备这些良好的性能,feco合金薄膜已经被广泛运用于磁记录,微波吸收,发电机材料等领域当中。目前,制备feco合金薄膜的方法很多,有电化学法,化学气相沉积法,溶胶凝胶法,等离子体沉积法,磁控溅射法等等。本论文采用了磁控溅射法来制备feco薄膜,其优点是薄膜沉积速率可控,实验参数易调节。并且利用X射线衍射仪,扫描电子显微镜,振动样品磁强计,X射线光电子能谱分析仪等设备来测试表征薄膜的各项相关参数,对薄膜的结构和磁性能进行了研究。本论文首先采用贴片式磁控溅射的方法来制备feco薄膜,从不同的原子比和不同的退火温度两方面来研究feco合金薄膜的磁性能。通过改变在Co靶材上贴铁片的数目来改变薄膜中Fe,Co原子的比例。实验结果表明:随着Fe含量的增加,饱和磁化强度从feco的1284 emu/cc增大到feco的1587 emu/cc。而在退火温度方面,在600℃之前,矫顽力呈现增大趋势,当退火温度超过600℃,矫顽力减小。饱和磁化强度则是随着退火温度的升高而增强。其中,feco薄膜具有最优的磁性能和稳定性。并且在对薄膜进行XPS和EDS表征后知道,样品经过退火后,衬底的Si元素和薄膜中的Fe,Co原子会相互扩散,而Si元素扩散进入薄膜后会与Fe结合成不同比例的FeSi结构,随着温度的升高扩散加剧,FeSi相在薄膜中占据的比例提高,会使饱和磁化强度降低。而且升高薄膜的退火温度,会使得薄膜表面的平整性和均匀性降低。其次,由于在feco合金薄膜中掺入N元素可以有效的降低合金颗粒尺寸,从而提升feco合金薄膜的软磁性能。因此,本论文通过在制备feco薄膜的过程中通入氩氮混合气,并且控制通入气体的分压来控制薄膜中N元素的比例,同样的从N分压和退火温度两个方面来研究fecoN薄膜的磁性能。本文中设计了N分压为6%,12%,17%,21%四组实验来探究N分压对feco合金薄膜磁性能的影响。试验结果表明:薄膜中N元素的引入,会与薄膜成分中的Fe,Co相结合形成FeN,CoN的相,从而使合金薄膜的feco相的峰强降低,甚至消失。不掺N时feco薄膜矫顽力为652 Oe,随着N分压增大到6%,矫顽力降低到465 Oe,饱和磁化强度由1606 emu/cc下降到1540emu/cc,当N分压进一步增大到17%时,(feco)-N薄膜的矫顽力降低至221 Oe,饱和磁化强度下降到1192 emu/cc。矫顽力和饱和磁化强度都随着N分压的增大而降低。至于退火温度方面,退火温度在600℃之前,矫顽力和饱和磁化强度都随着温度升高增强,但是当温度超过600℃时,薄膜的磁畴会发生改变,使矫顽力降低。

关键词：磁控溅射法 feco薄膜 fecoN薄膜磁性能

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基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器研究

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压电与声光 2017年第5期39卷 662-664,706页

作者：仝杰贾雅娜张薇王兴隆王诗月王文国家电网公司中国电力科学研究院北京100192 中国科学院声学研究所北京100190

该文设计制作了一种基于磁致伸缩效应的声表面波(SAW)电流传感器,采用了磁致伸缩铁钴合金(feco)薄膜,并对其性能进行实验研究。传感器采用双通道300 MHz声表面波延迟线型振荡器结构,以128°YXLiNbO_3为压电基片,在其表面覆盖与其温度系... 详细信息

该文设计制作了一种基于磁致伸缩效应的声表面波(SAW)电流传感器,采用了磁致伸缩铁钴合金(feco)薄膜,并对其性能进行实验研究。传感器采用双通道300 MHz声表面波延迟线型振荡器结构,以128°YXLiNbO_3为压电基片,在其表面覆盖与其温度系数极性相反的SiO_2薄膜来改善器件温度稳定性,并在声传播路径上溅射feco薄膜用以感知电流量。在电流产生磁场作用下,feco薄膜发生磁致伸缩应变,导致声传播速度的变化,进而以振荡器频率信号的改变来表征待测电流。该文通过对不同feco膜厚及不同feco薄膜长宽比的传感器进行实验分析,以获得优化的传感功能结构。实验结果表明,在优化的feco薄膜厚度(500nm)和长宽比(2∶1)条件下,所研制的声表面波电流传感器的灵敏度为12.375kHz/A。

关键词：声表面波(SAW) 磁致伸缩效应 feco薄膜射频磁控溅射 128°YX-LiNbO_3

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基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器实验研究

基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器实验研究

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2016年全国声学学术会议

作者：贾雅娜王文刘鑫璐梁勇中国科学院声学研究所

本文结合磁致伸缩铁钴合金(feco)薄膜,设计制作了基于磁致伸缩效应的声表面波(SAW)电流传感器,并对其特性进行实验研究。设计制作了150 MHz声表面波延迟线器件,压电基片采用128oYX-Li Nb O3,在其表面覆盖与其温度系数极性相反的SiO薄膜... 详细信息

本文结合磁致伸缩铁钴合金(feco)薄膜,设计制作了基于磁致伸缩效应的声表面波(SAW)电流传感器,并对其特性进行实验研究。设计制作了150 MHz声表面波延迟线器件,压电基片采用128oYX-Li Nb O3,在其表面覆盖与其温度系数极性相反的SiO薄膜来改善器件温度稳定性,并溅射磁致伸缩feco薄膜以监测电流量。在电流产生磁场作用下,feco薄膜发生磁致伸缩应变,进而引起声表面波相速度的改变。本文对镀有不同厚度、不同长宽比feco薄膜的声表面波器件进行实验,得到最优化的薄膜厚度和长宽比,分别为500 nm和1.5:1,此时声表面波电流传感器的灵敏度为8.375KHz/A。

关键词：声表面波电流传感器磁致伸缩效应 feco薄膜 128oYX-LiNbO3

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