FeCoAlN薄膜的軟磁性、動態(tài)磁性及熱穩(wěn)定性的研究.pdf

1、隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，磁感應(yīng)元件越來越向微型化、集成化、高頻化方向發(fā)展，而電磁干擾和電磁污染的逐步增加，也使我們對吸波材料提出了更高的要求。因此，具有高飽和磁化強(qiáng)度和良好高頻動態(tài)特性的軟磁性薄膜越來越受到重視，對高頻軟磁性薄膜的深入研究對于滿足這些需求具有重要的意義。 FeCo合金因?yàn)榫哂凶罡叩娘柡痛呕瘡?qiáng)度而備受關(guān)注，但是FeCo合金因具有較大的磁晶各向異性和磁滯伸縮系數(shù)而難以實(shí)現(xiàn)軟磁性能。最近的研究表明Fe70Co30N、

2、Fe60Co40N、Fe81Co19N薄膜具有良好的軟磁性能，但其熱穩(wěn)定性能很差，當(dāng)退火溫度高于200℃時(shí)，其軟磁性能基本消失。在FeCoN體系中摻入適當(dāng)?shù)脑赜欣诟纳破錈岱€(wěn)定性，因此本文工作用磁控濺射方法制備了一系列Fe：Co原子比為64．8：35．2的FeCoAlN薄膜，對它們的結(jié)構(gòu)、靜態(tài)磁性、動態(tài)磁性及熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：FeCoAlN薄膜可以實(shí)現(xiàn)良好的軟磁性和高頻特性，并且（Fe64．8Co35．2）AlN薄膜的

3、熱穩(wěn)定性隨著Al含量的提高而得到顯著改善。主要結(jié)果如下： （1）Al含量為3．7％的濺射態(tài)（Fe64．8Co35．2）96．3Al3．7N薄膜，在N2/（Ar+N2）流量比（R）為9％時(shí)表現(xiàn)為良好的軟磁性和面內(nèi)單軸各向異性，磁導(dǎo)率譜表現(xiàn)出良好的高頻特征，自然共振頻率大于2GHz，磁導(dǎo)率實(shí)部在衰落前大于400。 （2）R為9％的（Fe64．8Co35．2）AlN薄膜，當(dāng)Al含量小于6．2％時(shí)，在濺射態(tài)表現(xiàn)出良好的軟磁性和單

4、軸各向異性，動態(tài)磁性表現(xiàn)為良好的一致共振模式，共振頻率大于2GHz，隨著Al含量進(jìn)一步的增加，由于薄膜中應(yīng)力的增加，矯頑力增大，單軸各向異性不明顯，動態(tài)表現(xiàn)變差。 （3）薄膜的磁性熱穩(wěn)定性隨著Al含量的提高明顯改善，不同Al含量的薄膜在不同的最優(yōu)退火溫度Topt以上熱處理60 min后，由軟磁性和單軸各向異性向硬磁和各向同性轉(zhuǎn)變，動態(tài)磁性也相應(yīng)變差，而最優(yōu)退火溫度Topt隨著Al含量的增加而提高。不含Al的（Fe64．8Co35

5、．2）N薄膜在150℃熱處理時(shí)仍然保持較好的軟磁性和動態(tài)特征，但在200℃熱處理后，矯頑力急劇增加，難軸各向異性消失，磁導(dǎo)率很低，沒有共振現(xiàn)象出現(xiàn)。含Al為13．5％的薄膜在400℃熱處理后仍然保持良好的軟磁性、單軸各向異性和一致共振的動態(tài)特性，自然共振頻率1．89GHz，磁導(dǎo)率實(shí)部在衰落之前大于380。 （4）濺射態(tài)（Fe64．8Co35．2）93．8Al6．2N薄膜的飽和磁化強(qiáng)度隨著膜厚的變化幾乎沒有變化，這說明飽和磁化強(qiáng)度