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各向同性磁导率薄膜体系的研究

 
【摘要】:随着电气和电子信息行业的发展,具有高磁导率的软磁材料在信号转换和信号传输设备中的作用越来越重要。软磁材料的工作频率也从一开始的Hz频段提升到现在的GHz频段。为满足不同频段的实际需求,软磁材料经历了金属合金、铁氧体、非晶纳米晶和软磁薄膜几个发展阶段。时至今日,研究者已经在金属软磁薄膜中通过人工诱导面内各向异性实现了GHz频段内的高磁导率及其调控。但是,其面内磁导率一般是各向异性的,只有当微波磁场垂直于易轴时,薄膜才能表现出高的磁导率;而微波磁场平行于易轴时,其磁导率降为1。因此,实现磁性薄膜的面内各向同性高频高磁导率,对于降低器件的设计难度,推动磁性薄膜的应用具有重要意义。本论文围绕薄膜面内各向同性高频高磁导率这一主题,从实验和理论两个方面对多畴、准单畴、单畴复合薄膜体系进行了一系列研究,得到了以下创新性结果:1、在Fe_(20)Ni_(80)薄膜中发现了条纹畴结构的高频高磁导率主要来源于磁畴。我们利用磁测量与电测量相结合的方法研究了条纹畴的磁矩构型,发现类方波模型是描述该条纹畴磁矩构型的一个合理的理论模型,且其面内各向同性高频高磁导率来源于磁畴和畴壁两部分的贡献。其中,在剩磁态下磁畴和畴壁的体积分别占56%和44%。2、在准单畴Fe_4N纳米晶薄膜中实现了外场辅助下的面内各向同性高频高磁导率。磁谱结果表明:在外场辅助下该薄膜能够在面内任一方向上实现0.95 GHz的共振频率以及256(200 MHz下)的高磁导率。理论上,我们解释了薄膜各向同性高频磁性的来源:晶粒间的铁磁交换作用。同时,我们提出了一种转动各向异性的静态测量方法,其测量结果与传统动态方法测得的数值基本相同。3、在Co_(90)Zr_(10)/SiO_2/Co_(90)Zr_(10)复合薄膜中实现了无外场辅助的GHz频段面内各向同性高频高磁导率及其调控。我们提出了面内各向同性的共振频率和磁导率复合薄膜理论模型,并在Co_(90)Zr_(10)/SiO_2/Co_(90)Zr_(10)复合薄膜中实现了可调控的各向同性高频磁性。当复合薄膜共振频率为3 GHz(或5 GHz)时,磁导率能达到50(或20)以上。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TM271.2

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【参考文献】
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