柔性FeCoSiB非晶磁彈性薄膜應(yīng)力阻抗效應(yīng)研究.pdf

1、FeCoSiB薄膜具有優(yōu)良的磁彈性能及應(yīng)力阻抗效應(yīng)(SI)，利用SI效應(yīng)可制備應(yīng)力傳感器，而將FeCoSiB薄膜沉積在柔性基底制備的傳感器可以廣泛應(yīng)用于異形表面等特殊形狀物體的應(yīng)力監(jiān)測與控制。本文針對FeCoSiB薄膜材料的應(yīng)力阻抗效應(yīng)，理論上從微磁學(xué)出發(fā)，建立FeCoSiB/金屬/FeCoSiB三層膜的微磁學(xué)模型，通過聯(lián)立求解LLG方程和Maxwell方程，推導(dǎo)出應(yīng)力作用下FeCoSiB薄膜有效磁導(dǎo)率，得到FeCoSiB/金屬/FeC

2、oSiB的應(yīng)力阻抗效應(yīng)。利用該模型研究了磁性層和導(dǎo)電層厚度、導(dǎo)電層電導(dǎo)率、磁性薄膜飽和磁化強度、測試頻率等對三層膜應(yīng)力阻抗性能的影響；實驗上采用DC磁控濺射法在柔性基底上制備FeCoSiB單層和FeCoSiB/Cu/FeCoSiB多層薄膜，研究了工藝條件對薄膜應(yīng)力阻抗效應(yīng)的影響。
　　理論計算結(jié)果表明，隨著磁性層厚度、磁性層sM及金屬電導(dǎo)率的增大，多層膜的應(yīng)力阻抗效應(yīng)逐漸增大。因此，要獲得明顯的應(yīng)力阻抗效應(yīng)，可以通過增大多層膜磁性

3、層的厚度，提高薄膜的飽和磁化強度sM，中間層使用電導(dǎo)率高的材料等途徑。同時測試頻率對應(yīng)力阻抗效應(yīng)影響顯著，應(yīng)力阻抗效應(yīng)隨測試頻率的增大而先增加后降低。
　　實驗研究結(jié)果表明，濺射氣壓對FeCoSiB單層薄膜的成分和應(yīng)力阻抗效應(yīng)影響很大，1.5Pa可以得到最大的SI效應(yīng)，在測試頻率為25MHz時，最大SI值可達(dá)7.6％；濺射過程中較強的橫向偏置磁場可形成較強的感生磁各向異性，從而顯著提高薄膜的應(yīng)力阻抗效應(yīng)。在25MHz測試頻率下，弱

4、偏置磁場（65 Oe）的柔性FeCoSiB單層薄膜的SI值達(dá)4.0%，而強偏置磁場（1000 Oe）時的SI值可達(dá)7.6%。對于柔性FeCoSiB/Cu/FeCoSiB三層膜，弱偏置磁場（65 Oe）的非晶FeCoSiB/Cu/FeCoSiB多層薄膜的SI值達(dá)1.75%，而強偏置磁場（1000 Oe）時的SI值可達(dá)6.61%。磁性層和導(dǎo)電層厚度對SI效應(yīng)有較大影響。FeCoSiB層厚度保持 m2，當(dāng) Cu層厚度為m?0.1時，最大應(yīng)力阻