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随着电子信息技术的迅猛发展,信息的传输速率和处理频率不断提高,电磁元件小型化、集成化与高频化的发展趋势要求应用于电磁元件中的软磁材料具有高的饱和磁化强度、低的矫顽力、高的磁导率、高的自然共振频率和高的电阻率。目前研究较为广泛的高频软磁材料主要是具有高饱和磁化强度以及高磁导率的FeCo及FeNi基合金软磁薄膜材料,这类材料受限于自身的金属特性,通常具有较低的电阻率,这将使其在应用于高频条件下时会产生大的涡流损耗,限制了它在高频领域的应用范围。近年来铁磁性合金与非磁性绝缘介质复合而成的纳米颗粒膜及多层膜能在一定程度上提升软磁薄膜的电阻率,但是非磁性绝缘介质的加入也会降低薄膜的饱和磁化强度。因此进一步研究如何在保持较高饱和磁化强度的条件下提升薄膜的电阻率是十分必要的。NiZn铁氧体是一种具有很高电阻率的亚铁磁性材料,如果用NiZn铁氧体层替代非磁性绝缘介质层制备多层膜,就可以在有效提高薄膜电阻率的同时,增加软磁薄膜的饱和磁化强度,从而可期望获得具有优异高频性能的软磁薄膜材料。本文的主要研究内容及结果如下: (1)采用磁控溅射方法,在室温条件下制备了一系列具有良好尖晶石结构的NiZn铁氧体薄膜,并系统地研究了溅射功率、溅射气压、氧气流量比R(O2)以及薄膜厚度等制备参数对NiZn铁氧体薄膜的结构和性能的影响,获得了室温条件下有利于提高NiZn铁氧体薄膜结晶性及磁学性能的工艺参数。 (2)研究发现薄膜的整体结晶性越好,晶粒平均尺寸越大,薄膜的饱和磁化强度及矫顽力也就越大。在较高的溅射功率以及较低的溅射气压下,薄膜具有较好的结晶性以及较大的晶粒平均尺寸;在氧气流量比R(O2)小于50%的条件下,薄膜的结晶性随着R(O2)的增大得到了明显的提升。此外,在相同的溅射条件下,随着薄膜厚度的增加,晶粒平均尺寸呈现明显增大的趋势,饱和磁化强度和矫顽力也不断增大。 (3)通过研究基片温度及退火温度对NiZn铁氧体薄膜结构和性能的影响发现,在较高的基片温度下制备出的薄膜具有较大的矫顽力,且薄膜饱和磁化强度随着基片温度的升高而升高;室温下制备出的样品在经退火处理后薄膜矫顽力明显降低,软磁性能得到很大的改善。 (4)通过研究[Fe80Ni20-O/NiZn-ferrite]n多层软磁薄膜的晶体结构、表面形貌、电学、磁学特性以及高频性能发现,随NiZn铁氧体层的厚度的增加,Fe80Ni20-O薄膜的晶粒明显细化,电阻率大幅度提高,但其饱和磁化强度和静磁导率明显降低。因此,可以通过调节NiZn铁氧体中间层厚度的方法对多层膜的电阻率、饱和磁化强度以及磁导率进行调控。