【摘 要】
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信息化时代的电子元器件逐渐向着薄膜化和集成化的方向发展。微波软磁薄膜能有效减小滤波器、薄膜电感器、天线等电磁元器件的尺寸,因此在微型化或集成电路器件中得到了广泛的应用。实际使用的软磁薄膜要求在自偏置(无外加磁场)条件下具有高磁导率、高铁磁共振频率以及与集成电路兼容的制造工艺。因为电磁设备的工作频段受磁性材料的铁磁共振频率的限制,所以想要提高电磁设备工作频率,探究如何提高微波软磁薄膜的铁磁共振频率成
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信息化时代的电子元器件逐渐向着薄膜化和集成化的方向发展。微波软磁薄膜能有效减小滤波器、薄膜电感器、天线等电磁元器件的尺寸,因此在微型化或集成电路器件中得到了广泛的应用。实际使用的软磁薄膜要求在自偏置(无外加磁场)条件下具有高磁导率、高铁磁共振频率以及与集成电路兼容的制造工艺。因为电磁设备的工作频段受磁性材料的铁磁共振频率的限制,所以想要提高电磁设备工作频率,探究如何提高微波软磁薄膜的铁磁共振频率成为现代磁性材料研究的重中之重。本论文首先利用磁控溅射仪成分梯度溅射(CGS)方法,在(011)铌酸铅-钛酸铅(PZN-PT)基片上制备了高电阻率的Fe0.5Co0.5-ZnO薄膜。发现掺杂氧化锌的Fe0.5Co0.5薄膜的电阻率是纯Fe0.5Co0.5薄膜的10-30倍。在8 kV/cm的电场下,无外加磁场,实现了10.48 GHz的超高频率。沉积态薄膜具有优异的微波铁磁性能,其原因有两个:(1)掺杂氧化锌引起成分梯度的单轴各向异性场;(2)Fe0.5Co0.5-ZnO薄膜在高电阻率条件下铁磁/铁电界面之间的强磁电耦合。其次,采用梯度溅射法在(011)铌酸铅-钛酸铅(PZN-PT)基片上制备了MgO过量掺杂的Fe0.5Co0.5-MgO成分梯度薄膜。MgO的过量掺杂导致电阻率比纯FeCo薄膜大20倍以上。结果表明,7 kV/cm的电场下,沉积态薄膜的自偏置(无外加磁场)铁磁共振频率可达到9.87 GHz,电场调谐频率范围为0-4.55 GHz。Fe0.5Co0.5-MgO/PZN-PT异质结构中的高电阻率和高的铁磁共振频率为在自偏置可调谐单片微波集成电路(MMIC)器件中的应用提供了很大的机会。最后,利用固相烧结法制备了正分成分的Y3Fe5O12靶材,利用脉冲激光沉积的方法在不同取向的钆镓石榴石(GGG)基片上沉积了200 nm厚的Y3Fe5O12薄膜样品,探究合适的生长气压以及不同取向的薄膜样品的磁学性能,并且制备了YIG/Ta/YIG三明治薄膜。研究表明:插入中间隔离Ta层可以提高薄膜的铁磁共振频率,并发现铁磁共振频率的增量与样品的面内测试角度成周期性变化,易磁化轴方向频率提高明显大于难磁化轴方向频率的提高量,说明存在磁晶各向异性决定的磁各向异性。
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