本文關鍵詞：鐵硅合金薄膜的制備及高頻磁性能研究

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【摘要】：FeSi化合物的電學磁學性質多變,在電子學、光電、熱電和磁學等領域有著廣泛的應用,已逐漸成為人們關注和研究的熱點材料。同時隨著電子信息設備向著智能化、數字化、小型化、高頻甚至超高頻化方向進化,材料的薄膜化已是發(fā)展趨勢。而FeSi薄膜的磁性能優(yōu)良,在高頻信息領域被廣泛應用,因此,研究FeSi薄膜的高頻磁性能顯得十分必要。本文用磁控濺射法制備FeSi薄膜,通過改變基底材料、濺射功率和退火溫度,研究不同制備工藝條件對薄膜微結構、靜磁性能、自旋整流電壓的影響。首先在玻璃基底上生長FeSi薄膜,濺射壓強分別為0.6Pa、0.8Pa、1.0Pa、1.2Pa和1.4Pa。結果表明所制備的薄膜為非晶態(tài)。隨著濺射氣壓的升高,薄膜飽和磁化強度Ms先增大后減小,在1.0Pa時達到最大值15543.52Gs。在Si(100)基底上生長FeSi薄膜,濺射功率分別為20W、40W、60W、80W、100W。結果表明,在Si基底上沉積的FeSi薄膜出現(xiàn)不同程度的晶化,出現(xiàn)了Fe3Si(200)、Fe3Si(220)等衍射峰。在20W~100W濺射功率范圍內,Ms先增大后減小,在60W時達到最大值10509.24Gs。4GHz頻率下鐵磁共振線寬?H隨濺射功率的增加整體呈減小的趨勢,從最大值351.21Oe減小到最小值69.18Oe。為研究退火溫度對FeSi薄膜性能的影響,選擇Si(100)基底、濺射功率為40W和100W的薄膜分別進行200℃、300℃、400℃、500℃、600℃溫度的退火。40W低濺射功率條件下制備的FeSi薄膜,隨退火溫度增加,其晶化程度提高,當溫度超過400℃后,退火溫度對結晶影響很小。相較于未退火,飽和磁化強度Ms的值均增大,且隨著退火溫度的升高Ms先增大后減小,在400℃時達到最大值14417.18Gs。4GHz頻率下鐵磁共振線寬?H隨退火溫度的升高整體基本呈減小的趨勢,從最大值461.79Oe減小到最小值177.18Oe。100W高濺射功率下生長的FeSi薄膜,退火溫度對其結晶影響很小。退火溫度在200℃~600℃范圍內時,飽和磁化強度Ms的值逐漸減小,從200℃時的10361.46Gs減小到600℃時的8320.1Gs。4GHz頻率下鐵磁共振線寬?H隨退火溫度的升高明顯呈減小的趨勢,從最大值277.91Oe減小到最小值158.24Oe。用微帶線夾具法測試自旋整流效應,由于磁場信號比較弱,導致測試的噪音較大。本文設計并制作了諧振腔用于測試鐵磁薄膜的自旋整流效應,結果表明該方法來可以獲得更大的信號和信噪比。
【關鍵詞】：FeSi薄膜 高頻磁性能 自旋整流 鐵磁共振
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究的背景與意義10
• 1.2 FeSi合金的基本性能10-13
• 1.2.1 FeSi合金的晶體結構10-12
• 1.2.2 FeSi合金的磁性能12-13
• 1.3 FeSi合金的制備方法13-15
• 1.4 本論文的結構安排15-16
• 第二章 薄膜的制備、結構表征及高頻磁性能基礎理論16-36
• 2.1 薄膜的制備16
• 2.2 薄膜的結構表征16-20
• 2.2.1 表面形貌測量儀(臺階儀)16-18
• 2.2.2 X射線衍射18-19
• 2.2.3 掃描電子顯微鏡19-20
• 2.3 薄膜的高頻磁性能20-35
• 2.3.1 磁性薄膜的高頻磁性能20-25
• 2.3.2 諧振腔基本理論25-35
• 2.4 本章小結35-36
• 第三章 FeSi薄膜的制備及高頻磁性能研究36-62
• 3.1 FeSi薄膜制備工藝和分析方法36
• 3.2 FeSi薄膜自旋整流效應測試方法36-37
• 3.3 玻璃基底上生長FeSi薄膜37-45
• 3.4 Si基底上生長FeSi薄膜45-60
• 3.4.1 濺射功率對FeSi薄膜的影響45-52
• 3.4.2 退火溫度對FeSi薄膜的影響52-60
• 3.5 本章小結60-62
• 第四章 諧振腔測試結構的設計和仿真62-70
• 4.1 諧振腔模型的設計與仿真62-66
• 4.2 諧振腔實物測試66-69
• 4.3 本章小結69-70
• 第五章 結論70-71
• 5.1 全文總結70
• 5.2 后續(xù)工作展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-74
• 攻讀碩士學位期間取得的成果74-75

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1 駱俊百;共面波導測試磁性薄膜微波磁性能[D];電子科技大學;2014年

2 黃武林;鐵硅合金薄膜的制備及高頻磁性能研究[D];電子科技大學;2016年

3 盧憲俊;微波鐵氧體材料鐵磁共振線寬和復介電常數測試技術研究[D];電子科技大學;2013年

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本文編號：660886