厚度对FeN薄膜结构与磁性能的影响

利用射频磁控溅射的方法在常温下制备一系列不同厚度的FeN薄膜,分析薄膜厚度对其微结构与磁特性的影响。研究表明,在常温下制备的FeN薄膜,都呈现出较为明显的非晶纳米晶结构,没有出现FeN结晶相,样品矫顽力随薄膜厚度增大先增大后减小。当薄膜厚度为40nm时,具备较为明显的软磁性能,且在外磁场诱导下样品呈现出明显的面内单轴磁各向异性;当厚度为80 nm时,薄膜表面呈现出条纹畴结构,面内单轴磁各向异性消失,表现出较弱的垂直磁各向异性;当厚度分别为120 nm、180 nm以及240 nm时,依然没有面内单轴各向异性,逐步呈现出迷宫畴结构。对40 nm和80 nm厚薄膜的磁谱测试结果显示,前者的自然共振频率为2 GHz,后者呈现出多个共振峰。经过430℃保温5 h条件下真空退火后所有样品都表现出明显的结晶现象,主要包含γ'-Fe_(4)N相和ε-Fe_(3)N相,其中120nm厚样品为较为纯净的γ'-Fe_(4)N相多晶薄膜。

基于磁控溅射制备的YIG薄膜结构与磁性能

使用射频磁控溅射在衬底上沉积了纳米级YIG薄膜,借助X射线衍射仪、振动样品磁强计、铁磁共振等研究了溅射气压、溅射功率和退火温度对于所制薄膜结构与磁性能的影响,并基于唯象方程拟合出薄膜样品的Gilbert阻尼系数。

面向超洁净流控的基于磁性薄膜标记柔性隔膜变形场重构方法研究

面向半导体等领域的超洁净流控需求,提出了一种基于磁性薄膜标记的柔性隔膜变形场重构技术。利用磁性薄膜标记柔性隔膜形变,建立磁性薄膜激励空间磁场与柔性隔膜变形场之间的映射关系,基于长短期记忆神经网络构建磁性薄膜磁场和变形场的预测模型,实现了磁性薄膜在不同形变状态下的变形场重构,间接监测超洁净流控柔性部件隔膜的运行工况。通过COMSOL Multiphysics仿真平台获得训练样本数据,并根据训练完成的神经网络模型对预测变形场数据进行了分析,验证了方案的可行性。

条带宽度对NiFe薄膜磁性能的影响

采用电子束蒸发法和光刻技术在5×5 mm^(2)的Si衬底上制备了长度为5 mm、条带间距固定为30μm、条带宽度为20~140μm的Ni_(80)Fe_(20)软磁薄膜,分析了条带宽度对薄膜静态及动态磁性能的影响。结果表明,薄膜的面内矫顽力和各向异性场随着条带宽度的增大而减小,各向异性场从235 Oe减小到131 Oe。薄膜的共振频率f_(r)从连续薄膜的0.75 GHz增高到条带宽度为20μm时的2.81 GHz,起始磁导率大于350,制备了兼具较高磁导率和高共振频率的NiFe薄膜。

退火效应对非晶TbFeCo薄膜磁性能的影响

详细研究了退火效应对非晶TbFeCo薄膜磁滞回线的影响。 10 0℃退火表明 ,薄膜保留较大的垂直磁各向异性、矫顽力和很好的矩形比 ,磁致伸缩各向异性是引起矫顽力下降的主要原因。经 13 0℃退火显示 ,矫顽力和垂直磁各向异性明显下降 ,薄膜仍展示垂直于膜面的矫顽力和磁滞回线 ,但是薄膜显示一清晰的平面内磁各向异性。实验表明 ,矫顽力和垂直磁各向异性的大大降低只是与退火温度的升高有关 ,而长时间的退火并不能有效影响薄膜的磁性和矫顽力。

磁性薄膜的次表面自旋波分布及影响因素分析

为了了解铁磁性薄膜中局域自旋波的性质,基于海森堡模型利用量子格林函数方法对铁磁性薄膜的自旋波分布进行了研究,分析了外部物理因素(温度和外磁场)和薄膜表面性质(表面各向异性和表面交换耦合)对表面布里渊区内次表面自旋波存在区域的影响,并比较了表面与次表面自旋波性质的差异.结果表明:温度和外磁场对次表面自旋波存在区域的影响规律相似,而表面各向异性和表面交换耦合对次表面自旋波存在区域的影响规律相似;次表面自旋波的存在区域始终小于表面自旋波的存在区域.

AB双层磁性薄膜的界面自旋波

针对非对称AB双层磁性薄膜中自旋波的分布问题,采用量子格林函数方法研究了不同界面参数对界面自旋波在二维布里渊区中占有面积的影响.结果表明:非对称AB双层磁性薄膜中存在两支界面自旋波,第4原子层界面自旋波存在于中温区间,第5原子层界面自旋波存在于全温区间;随着温度的升高,两支界面自旋波的占有面积先增大后减小;随着外磁场的升高,两支界面自旋波的占有面积减小;随着界面层间交换耦合、界面层内交换耦合和界面各向异性的增加,第4原子层界面自旋波的占有面积增加,第5原子层界面自旋波的占有面积减小.

多孔氧化铝模板上TbFeCo薄膜的制备及磁性能

利用两步阳极氧化方法在玻璃基板上成功制造孔洞排列有序的多孔氧化铝基底,实验结果表明,孔洞大小范围在10-50nm,孔洞大小可通过氧化电压和氧化温度进行调节,随氧化电压和温度降低而减小。多孔氧化铝底层对其上溅射生长的TbFeCo磁性能有重要影响,多孔氧化铝基底对TbFeCo的畴壁运动有较强的钉扎作用,增大其矫顽力,矫顽力随孔洞的直径增大而减小,从15nm时的4.5×10^5A/m下降到40nm时的2.8×10^5A/m,并逐步趋近无AAO膜板时TbFeCo的矫顽力。同时多孔氧化铝基底的引入,使TbFeCo薄膜的矫顽力机制从以磁晶各向异性为主改变为以形状各向异性为主。

Pt底层对TbFeCo薄膜磁性能与磁光性能的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了TbFeCo/Pt非晶垂直磁化膜,研究了Pt底层对TbFeCo薄膜磁性能与磁光性能的影响。结果表明:具有微小颗粒凹凸结构的Pt底层可以显著增大TbFeCo薄膜的垂直磁各向异性场与矫顽力,改善薄膜的磁光温度特性。

FeCoNiMnY高熵薄膜的软磁性能及噪声抑制特性

采用电化学沉积法制备了FeCoNiMnY高熵薄膜,利用XRD、VSM和VNA等测试手段对其性能进行表征,并研究了不同Y元素浓度对高熵薄膜晶体结构、软磁性能和噪声抑制特性的影响。结果表明,Y的添加一方面粗化了晶粒尺寸,增加了合金矫顽力(从12.09 kA/m增加至21.7 kA/m);另一方面,元素Y的添加引起的晶格畸变提高了高熵薄膜的电阻率(高达336μΩ·mm)。FeCoNiMnY高熵薄膜的最大功率损耗比在6.1 GHz处可达到0.84。上述结果表明,FeCoNiMnY噪声抑制片在千兆赫频率下的抗电磁干扰应用中具有很大的潜力。

TbFeCo非晶磁性薄膜温度特性的平均场理论计算

本文依据实验结果,运用平均场理论,计算了TbFeCo非晶磁性薄膜随温度连续变化时的饱和磁化强度M_s,得到了居里点、补偿点及M_s(T)随改变材料成分时的变化趋势图.这些结果对于研究磁光材料的记录特性及热稳定性具有一定的参考价值.

射频磁控溅射制备的FeN薄膜结构与磁性能

采用射频磁控溅射方法在单晶Si(100)基底上制备了一系列FeN薄膜样品,研究了N_(2)与Ar流量比、溅射电流、溅射压强、退火等工艺条件对FeN薄膜结构和磁性能的影响。研究表明,FeN薄膜结构与磁性能与溅射工艺参数密切相关,在气压为0.45 Pa、总流量为100 sccm的情况下,随着N_(2)与Ar流量比的增大,材料软磁性能变弱,矫顽力从24.5 Oe增大到104 Oe,并且面内磁各向异性减弱。在其他条件不变,增大溅射电流时薄膜材料厚度增加,且矫顽力也明显增大,表现出明显的旋转各向异性。对于在430℃×5 h真空退火、总流量为20 sccm、对应不同N_(2)流量比的FeN薄膜,随着N_(2)含量的增加,材料中Fe2N和Fe3N的增多,甚至在某些N_(2)流量比下薄膜呈非磁性。在Ar气和N_(2)流量比为19:1时制备出γ′-Fe_(4)N相结构的多晶薄膜。

具备双轴拉伸性褶皱CoFeB薄膜制备与高频磁性能

通过将柔性CoFeB薄膜粘贴到双轴预应变基底聚二甲基硅氧烷(PDMS)上制备具有人工起皱表面结构的双轴可拉伸磁性薄膜。采用振动样品磁强计(VSM)对样品进行静态磁性表征,结果表明所制备的CoFeB薄膜均表现出面内的单轴磁各向异性,这主要由样品的褶皱形貌引起。样品表面的不规则褶皱结构导致了其磁各向异性方向偏离纵向。动态磁性表征结果表明样品的高频磁性可以通过施加的双轴应变进行调控,实现了其共振频率的正拉伸依赖性,从而避免样品在拉伸状态下的失效,这对于微波软磁薄膜在可拉伸高频电子器件中的应用具有重要意义。施加双轴应变状态下的CoFeB薄膜的受力分析模型能够很好解释这种应变调控作用。

体心立方构型三层磁性体系的自旋波行为研究

为了解体心立方构型磁性薄膜的自旋波行为,在海森堡模型的框架下,构建具有4个子格体心结构的三层磁性系统,该系统内部符合亚铁磁构型。利用线性自旋波理论和推迟格林函数的方法求解系统的哈密顿量,通过谱定理计算得到自旋波谱。基于控制变量法,研究各物理参量对系统能隙和共振频率的影响。研究结果表明:层间各向异性对系统能隙和共振频率都存在相对较小的影响,而自旋量子数和交换耦合作用对系统中个别几条能隙和共振频率影响显著。研究结论为相关自旋电子器件的优化提供理论参考。

分子动力学模拟巴氏合金界面磁性液体润滑行为

磁性液体因其顺磁可控的流变特性,可满足极端工况对滑动轴承润滑油膜稳定性不断提高的要求,在轴承润滑方面具有良好的应用前景。为探究磁性液体微观润滑机制,采用分子动力学模拟方法构建和优化巴氏合金界面磁性液体润滑的微观模型,并根据实际工况进行限制性剪切模拟,研究温度和剪切速度对PAO6基磁性液体在巴氏合金界面润滑行为的影响;通过分析滑动过程中相对浓度分布、温度分布、速度分布、均方位移和界面吸附能等参数的变化,从分子层面揭示磁性液体微观润滑的作用机制。结果表明:PAO6基磁性液体具有良好的扩散性和散热性,可以粘附在巴氏合金摩擦界面起到很好的承载和减磨作用;在高温和高剪切速度下,磁性液体润滑膜仍呈现出良好的稳定性,磁性颗粒具有良好的扩散能力。研究结果有助于完善纳米薄膜润滑理论,对磁性液体的工程应用具有现实指导意义。

硫酸钴浓度对电沉积Co-W-P薄膜结构与磁性能的影响

在20#钢基体上电沉积Co-W-P薄膜,并研究镀液中硫酸钴浓度对Co-W-P薄膜的结合强度、结构、成分、厚度和磁性能的影响。结果表明:Co-W-P薄膜与20#钢基体结合紧密,随着硫酸钴浓度从5 g/L增至25 g/L,Co-W-P薄膜的结构和物相无明显变化,但平均晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势,Co元素的质量分数呈现先升高后降低的趋势,导致不同Co-W-P薄膜的致密性和磁性能存在差异。当硫酸钴浓度为15 g/L时,Co-W-P薄膜的平均晶粒尺寸仅为40.6 nm,Co元素的质量分数达到64.19%,具有最大的矫顽力(932 A/m)和饱和磁化强度(100.7 A·m2·kg-1),其结构致密并且展现出良好的磁性能。在一定范围内硫酸钴浓度的增加,降低了成核过电位,使晶粒细化且结合紧密,同时提高了钴还原沉积效率,使Co元素的质量分数升高。研究表明:晶粒细化、致密性改善以及磁性元素的协同作用进一步提高了Co-W-P薄膜的磁性能。

磁性薄膜材料剩磁分布与弯曲形式的关系探究

磁场驱动的智能软材料在软体机器人、生物医疗诊断、柔性电子等领域具有潜在的应用前景。软材料内部的磁场分布形式决定了材料的变形行为,而材料内部的剩磁分布由其充磁时的弯曲形式控制。该文探究了薄膜状硬磁性软材料内部剩磁分布与其充磁时弯曲形状之间的关系。通过对薄膜充磁时弯曲形式的控制,实现了对其内部剩磁分布的控制。为了验证关系式的合理性,基于力-磁耦合本构模型对几种不同充磁弯曲方式的薄膜的变形行为进行了数值模拟及实验验证。对实验结果和模拟结果进行对比发现两者吻合较好,证明了所给出的两者之间关系式的合理性。

FeCoB多层薄膜噪声抑制器的传导噪声抑制特性

通过多层化设计的方法提升噪声抑制器的性能,使用有限元仿真的方法研究层数对FeCoB多层膜噪声抑制器性能的影响,随后通过磁控溅射工艺制备了不同层数的FeCoB噪声抑制器。仿真与实验结果均表明,当层数较小时,噪声抑制器的性能随层数的增强而增强,当层数较大时性能趋于稳定。制备的FeCoB噪声抑制器(长10 mm,宽10 mm)在层数为4时传导噪声抑制性能Ploss/Pin可以达到83%,实验结果表明FeCoB多层噪声抑制器能够有效的抑制GHz频段的电磁干扰。

SiO_(2)溅射功率对Fe_(40)Co_(40)B_(20)-SiO_(2)软磁纳米颗粒膜磁性能的影响

用磁控溅射法沉积Fe_(40)Co_(40)B_(20)-SiO_(2)软磁纳米颗粒膜,对其微观结构和磁性能进行了分析。研究发现,随着SiO_(2)溅射功率的增高,Fe_(40)Co_(40)B_(20)-SiO_(2)薄膜粗糙度、截止频率、磁导率、饱和磁化强度均降低,薄膜电阻率增大。在SiO_(2)溅射功率为500 W时,Fe_(40)Co_(40)B_(20)-SiO_(2)薄膜电阻率高达1973μΩ·cm,且截止频率也高达3.67 GHz。相较于未添加SiO_(2)的薄膜,其电阻率有了显著提升,且同样拥有较高的截止频率。因此,通过该方法制备的Fe_(40)Co_(40)B_(20)-SiO_(2)薄膜可有效应用于GHz频段的软磁薄膜电感。

TbFeCo合金的组织与磁性能

利用磁力搅拌悬浮熔炼方法制备了TbFeCo合金，对其组织结构及磁性能进行了观察测试。研究结果表明，利用磁力搅拌悬浮熔炼方法制备的合金组织比较均匀，结合电镜可看到组织特，点为均匀的基体中分布少量第二相。初步分析第二相为TbFe3，同时可看到少量板条状组织，这种板条状组织的形成可能是因为合金熔炼后凝固时冷速很快，基体中未发现大量位错亚结构。材料的矫顽力随温度升高而增加，在600K时达到最大，饱和磁化强度则随温度升高而单调下降。