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随着通讯和信息技术的迅速发展,对电子设备中的元器件和功能材料的设计要求日渐向小型化、高频化和集成化发展。软磁薄膜材料由于具有高的磁导率、饱和磁化强度和共振频率等优异的磁性能,在器件应用当中受到广泛的关注。不论是传统的变压器、电感、滤波器等器件,还是最近被广泛研究和开发的自旋电子学器件,比如磁性隧道结（MTJ）、自旋阀、自旋轨道纳米振荡器等,软磁薄膜材料都是其中重要的甚至是不可或缺的组成部分。目前的主流通讯传输频段已经达到了GHz的水平,研究和调节软磁薄膜的高频磁性能成为亟待解决的问题之一。鉴于此,很多研究小组对软磁薄膜材料的高频性能做出了详细的研究。但是,在研究过程当中,磁阻尼机制都被忽略或做了极为简单的处理,在许多实际的器件应用中,软磁薄膜的阻尼常常扮演了重要的角色,因此理解和调控软磁材料的阻尼具有非常重要的意义。本论文主要围绕铁基软磁薄膜材料的高频磁性和阻尼机制而展开,尝试用多种方法去调控高频磁性和阻尼常数,通过建立模型,数据分析等手段得出实验结论,力求使得铁基软磁薄膜的高频磁性和阻尼变得可调、可控、可预测。本论文的主要研究内容如下:利用真空磁控溅射系统来制备软磁薄膜样品,通过X射线衍射谱仪（XRD）、振动样品磁强计（VSM）、矢量网络分析仪（VNA）、磁力显微镜（MFM）、扫描隧道显微镜（SEM）、电子自旋共振谱仪（ESR）和变温变频铁磁共振（FMR）等手段表征和分析样品磁性能的变化。1、利用N元素掺杂调节坡莫合金（Py）薄膜的软磁性能。通过改变薄膜制备过程中氮气分压、功率和基底温度等参数,调节样品的静态和动态磁性能。结果表明,通过改变溅射时基底温度,可以有效调节FeNiN软磁薄膜的静态和动态磁特性,从而获得最佳的软磁性能。相比于在其他温度下制备的样品,基底温度为200 oC时制备的样品的磁滞回线结果显示其具有最小的矫顽力、最大的剩磁比。本论文中研究了样品的各个重要的磁性参数,比如饱和磁化强度（4?Ms）、单轴各向异性场（Hu）、自然共振频率（fr）等随基底温度的变化关系,综合结果表明基底温度为200 oC时制备的FeNiN软磁薄膜具有最佳的软磁性能。2、通过改变溅射腔室气体中N2的分压,制备了N元素含量不同的一系列FeNiN薄膜样品,磁滞回线结果显示随着N2分压的升高,样品的饱和磁化强度逐渐减小,但矫顽力等其他静态磁性参数变化不大。通过ESR测量样品的共振场及共振线宽随磁场转出面外的角度之间的变化,并利用本征阻尼、双磁子散射和非均匀性线宽的理论公式来拟合实验数据,结果表明氮元素的掺杂会导致样品本征阻尼系数的提高,但更重要的是,这一过程导致了样品的双磁子散射强度剧烈升高,从而使得样品的有效阻尼增大。3、利用磁控溅射系统、激光直写仪和Ar离子刻蚀技术制备了具有相同外径（30?m）和不同内径（10?m、15?m、20?m和25?m）的Py合金矩阵环。磁滞回线的结果显示图案化处理对样品的静态磁特性影响很小。采用面外转角ESR测量的手段测量了样品的共振谱,结果显示样品呈现双峰共振,我们将这两个共振模式称为LF模式和HF模式,随着矩阵环的内径的减小,HF模式共振场减小而强度增大,LF模式的共振场增大而强度降低;微磁学模拟的结果证明了两种共振模式发生在环的不同位置,随着外加磁场逐渐转出面外,这两种模式经历了“多峰-融合-再劈裂”的演化过程。另一方面,微磁学模拟还表明HF模式存在着高阶自旋驻波模式,利用Kittel方程得到的拟合数据同实验结果符合的很好,拟合结果中径向退磁场是一个十分重要的参数,随着环内径增加,径向退磁场相应地增加。4、利用磁控溅射系统和激光直写仪制备了不同宽度的Py合金条带,通过VSM测量了样品的磁滞回线,结果表明随着条带宽度增加,矫顽力和单轴各向异性等效场也随之减小,这是由样品的形状各向异性减小导致的。利用VNA-FMR方法拟合了施加在样品上的磁场同共振频率之间的关系,验证了对条带样品退磁场分析的正确性。将样品的有效阻尼分为连续薄膜阻尼与图案化处理附加阻尼两个部分,通过渐变阻尼的模型解释了所制备样品的阻尼变化规律。5、通过磁控溅射方法制备了厚度为30 nm的Py合金薄膜,利用变温变频FMR系统来测试和分析了样品的低温共振特性,从中得到了样品的各个磁性参数及阻尼变化规律。利用公式拟合样品的共振磁场同微波频率之间的关系,发现随着测量温度的降低,样品的单轴各向异性和有效饱和磁化强度逐渐增加。另一方面,通过共振线宽随微波频率变化的关系发现样品的阻尼系数和非均匀线宽随温度的降低而增大,通过测量低温下样品的饱和磁化强度发现样品的垂直各向异性随着温度的降低而升高,双磁子散射效应也随之增强。低频低温下Py合金薄膜的双磁子散射效应增强使得共振线宽与微波频率不再符合线性关系,因此通过简单线性拟合得到的阻尼系数和非均匀性展宽都会有所增加。6、利用磁控溅射系统制备了一系列不同Co层厚度的Co/IrMn交换偏置体系的薄膜,利用变频变温FMR设备测量了样品的各向异性、交换偏置和阻尼的变化规律。通过分析共振场同微波频率之间的关系,发现样品的交换偏置场随Co层厚度的增加而减小,符合交换偏置体系的基本规律。样品沿交换偏置场方向磁化测得的阻尼系数比沿交换偏置场的逆方向测得的结果的要小,说明交换偏置效应抑制了Co层中的自旋流向IrMn层扩散。随着测量温度的降低,样品的交换偏置效应变强,自旋流从Co层向相邻层的扩散减弱。