MgO過渡層誘導Ba-Sr鐵氧體薄膜的制備及磁性能研究.pdf

1、近年來，隨著電子器件和信息系統(tǒng)的小型化和多功能化的不斷發(fā)展，各種軍用的、商用的微波電子器件（如環(huán)行器、隔離器、移相器等）都在向著高功率、高效能、低功耗、低成本的方向發(fā)展。為了滿足社會對微波磁性電子器件提出的新要求，制備出一種高質量并且具有自偏置特性的鐵氧體薄膜材料對于減小現(xiàn)有的微波器件尺寸，促進微波器件向著平面化和集成化的方向發(fā)展是至關重要的。
　　M型六角鋇鐵氧體（BaM）具有穩(wěn)定的物理、化學性質，良好的抗腐蝕性，強的單軸各向異

2、性，且易磁化軸為C軸，垂直磁各向異性常數(shù)大、高頻時具有高的電阻率和介電常數(shù)等特性，使它們成為制作微波器件的重要材料。但是，不管是以微波磁性集成器件哪一發(fā)展方向作為研究目標，往往都會對所制備的薄膜的飽和磁化強度（Ms）、剩磁比（SQ=Mr/Ms）、C軸取向度、表面平整度和薄膜的厚度等提出要求，所以制備這樣的薄膜在實際工藝中有一定的難度。
　　為了制備出符合使用要求的BaM薄膜，本論文首先采用脈沖激光沉積技術（PLD）對BaM薄膜的生

3、長工藝條件進行研究，探索出緩沖層厚度、結晶溫度、薄膜厚度、退火溫度等主要工藝參數(shù)對薄膜的取向、結晶質量、磁性能的影響規(guī)律，得出了制備BaM薄膜的最優(yōu)生長工藝條件。同時也發(fā)現(xiàn)，采用連續(xù)生長的方式制備得到的BaM厚膜，薄膜的剩磁比會隨著膜厚的增加以近似線性速度下降。為了降低BaM薄膜的剩磁比隨膜厚的下降速度，本論文采用了逐層交替生長模式，并成功制備出了厚度達到微米量級、性能優(yōu)良的BaM雙層和三層復合薄膜。相比較于連續(xù)生長的相同厚度BaM薄膜

4、，逐層生長得到的復合薄膜大大降低了BaM薄膜的剩磁比的下降速度，改善了薄膜的磁性能。
　　為了進一步提高BaM復合薄膜隨剩磁比，我們在BaM復合薄膜中引入了一層鍶鐵氧體（SrM）層來代替BaM層，這樣就在MgO緩沖層上得到了SrM/BaM雙層復合薄膜。X射線衍射（XRD）分析結果表明：此種復合薄膜C軸取向良好，其（0008）面的ω搖擺曲線半高寬（FWHM）僅為0.7°。掃描電子顯微鏡（SEM）結果顯示此時薄膜厚度已達到微米量級。V

5、SM測試分析表明，薄膜的面外飽和磁化強度和剩磁比分別為182 emu/cm3和0.85，與BaM雙層復合薄膜相比較，SrM/BaM雙層復合薄膜的剩磁比提高了10％。相對于單層SrM薄膜，SrM/BaM復合薄膜的飽和磁化強度提高了12 emu/cm3。相對于單層BaM薄膜，SrM/BaM復合薄膜的剩磁比提高了3%。通過以上結果可以看出，SrM/BaM復合薄膜擁有了BaM和SrM單層薄膜各自的優(yōu)點。這一研究結果為后續(xù)SrM/BaM復合厚膜和