【摘 要】
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随着器件向微型化、高频化的发展,对软磁材料高频磁性能的要求越来越高,这要求软磁材料有较高的饱和磁化强度（Ms）、磁导率μ、电阻率ρ和磁各向异性场HK,以使得材料具有较高的截止频率。为了满足磁性薄膜器件的高频要求,共振频率在GHz以上的薄膜材料已成为此领域的研究热点。 本论文使用直流磁控溅射的方法,在玻璃衬底上制备了厚度t=130nm的Cu/FeTa/Ta薄膜,并用光刻的方法处理形成一系列具有
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随着器件向微型化、高频化的发展,对软磁材料高频磁性能的要求越来越高,这要求软磁材料有较高的饱和磁化强度（Ms）、磁导率μ、电阻率ρ和磁各向异性场HK,以使得材料具有较高的截止频率。为了满足磁性薄膜器件的高频要求,共振频率在GHz以上的薄膜材料已成为此领域的研究热点。 本论文使用直流磁控溅射的方法,在玻璃衬底上制备了厚度t=130nm的Cu/FeTa/Ta薄膜,并用光刻的方法处理形成一系列具有不同长度（L）和宽度（W）的条带阵列。分别用X射线衍射仪（XRD）测量了样品的晶体结构,利用原子力显微镜测量了样品的表面形貌和粗糙度,使用磁力显微镜观察了样品的磁畴结构,使用振动样品磁强计测试了样品室温下的整体磁性；用磁光克尔效应测量了条状样品的局部磁性；用短路微扰传输线法测量了样品的高频特性。结论如下： 1、制备态连续薄膜形成了bcc结构的FeTa合金,由谢乐公式和最强峰的半高宽估算FeTa薄膜样品中FeTa晶粒尺寸约为15.7nm.磁性测量表明该样品是各向同性的,矫顽力H。约为9.8Oe,饱和磁化强度4πMs为19kGs,具有较好的软磁性能。 2、为了研究刻蚀条带长度对样品磁各向异性的影响,对样品进行光刻处理,将连续薄膜刻蚀成宽度相同长度不同的条带阵列,结果表明当长宽比从1：1依次变化到167：1时,样品的面内单轴各向异性逐渐变得明显,当长宽比达到20：1之后,磁滞回线基本不再变化,我们认为此时磁矩基本沿着易轴排列,并且其各向异性场是一个常数,不会随着长宽比的增大而增大。这是由于条带沿宽度方向的退磁因子为t/W是一个常数而导致的。 3、为了研究刻蚀条带宽度对样品磁各向异性的影响,同样对样品进行光刻处理,将连续薄膜刻蚀成长度不变宽度变化的条带阵列,结果表明所有的样品都具有明显的面内单轴各向异性,随着条带宽度的逐渐减小,样品的各向异性场逐渐增大,并且与条带宽度的倒数成正比,即样品的各向异性场与长宽比成正比。这是由于条带沿宽度方向的退磁因子t/W随W的减小而增大导致的。 4、对样品的磁化翻转机制进行的研究表明：在易轴附近较大角度范围内,其磁化翻转过程是通过畴壁成核或畴壁定扎来实现的,矫顽力的变化规律符合Kondorsky模型；在难轴附近其磁化翻转过程是通过磁矩的一致转动来实现的,其变化规律符合Stoner-Wohlfarth模型.而在全角度范围内,实验数据和两相模型曲线都吻合的较好,所以我们用两相模型对一系列条带宽度变化的样品进行拟合,可以看出随着条带宽度减小,各向异性变化,矫顽力峰值所对应的角度向大角度方向移动,并且实验数据和理论曲线拟合的更好。 5、高频磁性的测量表明,随着条带长宽比的增大,其共振频率向高频方向移动,对长宽比为500：1的样品,其共振频率超过7GHz.因此通过改变条带的长宽比可实现薄膜各向异性的调控,进而对高频软磁性能的调控.
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