FeCo基軟磁薄膜的制備及其微波軟磁特性研究.pdf

1、當(dāng)今集成電路（IC，Integrated circuits）電子產(chǎn)品飛正向著輕薄短小、高頻化、寬頻化、低功耗和多功能化趨勢(shì)飛速發(fā)展，這對(duì)電子器件和作為電子元器件的基礎(chǔ)材料提出了更高的要求。因?yàn)殡姼性叽绱?，難以集成到廣泛應(yīng)用的集成電路中。隨著薄膜技術(shù)和納米科學(xué)的進(jìn)步，能夠適用于集成電路平面構(gòu)型的軟磁薄膜，因?yàn)榭梢源蟠鬁p小電感尺寸，而使得平面型微磁電感有望集成到集成電路中。平面微磁電感要求相應(yīng)的軟磁薄膜具有高的鐵磁共振頻率、磁導(dǎo)率、損耗

2、和集成電路IC兼容性制備工藝。
　　為了在 IC兼容工藝條件下，制備良好的軟磁薄膜，本論文以飽和磁化強(qiáng)度 MS大的FeCo基合金為母體，利用自主研發(fā)的成分梯度濺射方法添加Al2O3，獲得了性能優(yōu)良的高頻磁性薄膜材料。具體的研究工作主要有：
　?。?）利用成分梯度濺射法（CGS，Composition gradient sputtering）和磁電耦合法(MEC，magnetoelectric coupling)相結(jié)合，兩步提

3、升鐵磁共振頻率。首先，在單晶Si片上，利用成分梯度濺射方法，制備了具有Al和O成分梯度的單軸磁各向異性FeCoAlO薄膜，其零偏置磁場(chǎng)條件下的鐵磁共振頻率fFMR高達(dá)5.4 GHz；然后，選擇綜合性能優(yōu)越的區(qū)間，在相同的條件下，用（011）解理的PZN-PT鐵電單晶襯底代替Si襯底的相應(yīng)位置，在PZN-PT襯底上濺射得到FeCoAlO成分梯度薄膜復(fù)合體系。令人興奮的是該復(fù)合體系的鐵磁共振頻率 fFMR在成分梯度誘導(dǎo)的應(yīng)力梯度和磁電耦合作

4、用的雙重作用下，從3.4 GHz提升到9.6 GHz，單軸磁各向異性場(chǎng)HK也從100 Oe提高到735 Oe。研究表明，CGS和MEC相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)鐵磁共振頻率的協(xié)同增強(qiáng)，將鐵磁共振頻率提高的X波段，為FeCoAlO薄膜在微波磁性器件中的應(yīng)用前景奠定基礎(chǔ)。
　?。?）宏觀渦旋磁各向異性的構(gòu)建。利用成分梯度濺射方法構(gòu)建了具有宏觀渦旋磁各向異性結(jié)構(gòu)的納米晶CoFeAlO CGS薄膜。由于切向和徑向殘余應(yīng)力的競(jìng)爭(zhēng)作用，使得總應(yīng)力由張應(yīng)