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sendust合金薄膜的制备及其磁学性质研究

Sendust合金薄膜的制备及其磁学性质研究

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作者：夏坤深圳大学

学位级别：硕士

在电子信息技术飞速发展的今天,对手机和电脑等电子产品在信号处理方面有着越来越高的要求。相对于传统的吸波材料如铁氧体、金属微粉,sendust合金薄膜具有质量轻、厚度薄、频带宽、吸波能力强以及使用方便等优点,因而在电子设备中得到... 详细信息

在电子信息技术飞速发展的今天,对手机和电脑等电子产品在信号处理方面有着越来越高的要求。相对于传统的吸波材料如铁氧体、金属微粉,sendust合金薄膜具有质量轻、厚度薄、频带宽、吸波能力强以及使用方便等优点,因而在电子设备中得到广泛关注和应用,尤其是在吸波技术、电磁屏蔽技术上的具有很大的发展应用前景。采用磁控溅射镀膜的方法能制备出具有较高膜基结合力且吸波性能良好的纳米级sendust合金薄膜材料。目前对磁控溅射制备sendust合金薄膜研究比较多的主要是溅射工艺因素的影响,如:溅射气体流量系列、基底温度系列、溅射功率系列,但对薄膜本身的膜厚因素、掺炭多层结构以及施加定向磁场下沉积薄膜研究较少。因此我们首先主要沉积了不同厚度的sendust合金薄膜,研究了在一定的磁控溅射工艺中,不同膜厚对sendust纳米薄膜微结构及其电磁学性能的影响,得出适宜薄膜厚度;然后制备了sendust/c多层薄膜,研究了单层厚度和薄膜层结构对薄膜微观结构以及磁性能的影响,之后研究了真空退火对薄膜微观结构的影响;最后,我们镀膜时尝试在基底上施加平行于基底的定向磁场沉积sendust合金薄膜,试图调节薄膜中的磁畴结构以获得更优的软磁性能。以下是一些实验结果:(1)采用磁控溅射的方法,在一定的工艺条件下制备了不同厚度的软磁sendust合金薄膜,研究了厚度对薄膜的表面形貌、磁畴结构、面电阻率以及磁性能的影响。本实验在基底温度为150oc、电压电流为520 V和0.69 A、气体流量为20 sccm的工艺条件下,能稳定的制备出不同厚度的sendust合金薄膜,并且在溅射时间为30 min时(厚度为385 nm),薄膜具有较小的表面粗糙度,光滑的薄膜表面,良好的磁畴形态,较好的软磁性能,对应静态磁性能参数为单位饱和磁化强度Ms=769.48 emu/cm3,矫顽力Hc=33.63 Oe。(2)在研究sendust/c多层薄膜结构及其软磁性能时发现:多层薄膜表面比单层sendust合金薄膜更光滑、平整,但多层薄膜中的铁磁层sendust层结晶度不高,为晶体与非晶的混合体。静态磁性能方面,除两层薄膜外,三层、四层、五层sendust/c薄膜的单位饱和磁化强度均比单层sendust合金薄膜要高,其中五层sendust/c薄膜的单位饱和磁化强度相比于单层薄膜要提高27.94%。三、四、五层薄膜的矫顽力均不断减少,最大减幅高达58.13%。(3)500 oc真空退火后,晶粒长大明显,内应力减小。XRD衍射峰图谱的特征峰强度增强,并且出现了DO3超点阵结构衍射峰,说明了Si、Al原子溶入到α-Fe中形成了有序固溶体结构;退火态薄膜出现了条形畴,与薄膜内应力减小也有关系。(4)初步研究了施加平行于基底的定向磁场对沉积sendust合金薄膜的影响,发现自制磁场装置模拟的匀强磁场能够影响薄膜磁性粒子有序排列,并且诱导磁畴定向,磁场能够影响薄膜的生长模式从而对薄膜的软磁性能产生影响。

关键词：软磁薄膜 sendust合金薄膜磁控溅射磁畴 sendust/c多层膜

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