随着电子信息与通讯技术的快速发展,微磁器件越来越向小型化、集成化、高频化方向发展,而随着电磁干扰和电磁污染的逐步增加,也使我们对吸波材料提出了更高的要求。因此,具有高磁导率、高饱和磁化强度、高电阻率和优异高频特性的软磁薄膜越来越引起研究者的关注。FeCo合金具有高的饱和磁化强度,但是由于其具有较大的磁晶各向异性和磁致伸缩系数,FeCo合金薄膜难以实现良好的软磁性能,其矫顽力往往都大于12 kA/m。因此在保持FeCo合金薄膜高饱和磁化强度的基础上,通过各种手段来获得良好的软磁性能和大的电阻率就成了一个重要的课题,常用的手段有选择合适的衬底层和掺杂第三类元素,可是仍然存在电阻率较低的问题。此外,FeCo-绝缘体纳米颗粒膜不仅具有FeCo合金的高磁导率,还具有绝缘体材料的高电阻率,因此这类颗粒膜材料已经成为软磁薄膜材料研究的热点之一。本文中,我们利用磁控溅射方法制备了一系列的FeCo基软磁纳米颗粒膜,不仅研究了B掺杂对Fe65Co35薄膜的结构、电性和磁性的影响,还通过向较低Fe:Co比例的Fe50Co50薄膜中单独添加Al2O3或B以及同时添加Al2O3和B,进一步明确Al2O3、B掺杂、Fe:Co比例这三因素分别对薄膜结构的影响及其对薄膜软磁性能和高频特性的改善机理。主要结果如下：(一)Fe65Co35-Al2O3薄膜(1)当Al2O3体积分数x<0.18时,薄膜中Fe65Co35颗粒和Al2O3非晶相随机混合,颗粒之间相互接触。x≥0.18时,薄膜形成纳米颗粒膜结构,Fe65Co35纳米颗粒被非晶Al2O3绝缘相包裹起来,而且随着x的增加,少数彼此接触的Fe65Co35颗粒逐渐被Al2O3相完全分割开,颗粒间的Al2O3层厚度也逐渐增加。(2)饱和磁化强度μ0Ms随Al2O3的增加而线性降低。电阻率ρ则先是随Al2O3的增加缓慢增大,其导电机制是电子-电子散射而导致的金属性电导；当x≥0.18后迅速增大,达到mΩ·cm量级,这是金属性电导和隧穿电导共同作用的结果。(3)通过添加Al2O3,薄膜的软磁性能得到了改善。这是由于Al2O3掺杂有利于薄膜的颗粒细化,从而产生颗粒间的交换耦合,使磁晶各向异性被平均为较小的有效各向异性。但当薄膜形成纳米颗粒膜结构以后,随着x的增加,颗粒间的Al2O3层厚度也逐渐增加,会引起颗粒间的退耦合。利用扩展的G. Herzer模型,系统研究了矫顽力Hc随x的变化关系,并对Hc进行了理论计算,计算值与实验值符合良好。(4)δδm(H)曲线的研究证明：Fe65Co35颗粒间存在交换耦合,并且交换耦合强度随着x的增加先增大后减小,在x=0.18时达到最大值。此时难轴矫顽力Hch和易轴矫顽力Hce分别为0.56和2.91 kA/m,这是由于其微结构满足实现交换耦合的最佳条件,颗粒之间交换耦合最强之故。Fe65Co35B-Al2O3薄膜(1)通过向低Al203含量的Fe65Co35-Al2O3薄膜中添加B,发现B掺杂有利于纳米颗粒膜结构的形成,导致了Fe65Co35B颗粒的细化以及薄膜的非晶化。(2)随着B含量的增加,薄膜的μ0Ms线性下降,ρ线性增加,Hc明显下降,而面内单轴各向异性场Hk则先增大后降低。当B的摩尔比y=7时,获得了综合性能最好的(Fe65Co35)97-yBy(Al2O3)3薄膜：μ0Ms=1.75 T, Hch=0.28kA/m, Hce=0.75 kA/m, Hk=5.57 kA/m,ρ=224μΩ·cm,共振频率fr=32 GHz,低频磁导率实部μ>250,磁导率虚部的最大值μ"max-600,虚部共振峰的半高宽Δf=1.5 GHz。(3)薄膜软磁性能的主要来源是B掺杂所引起的薄膜颗粒细化,从而产生了颗粒间的交换耦合,使得薄膜的有效各向异性显著降低,因此有效地降低了矫顽力。Henkel曲线证明了颗粒之间的相互作用是交换耦合,且交换耦合强度随B含量的增加而增加,进一步揭示了矫顽力下降的原因。(4)穆斯堡尔谱结果表明：随B含量的增加,薄膜的平均超精细磁场Hhf下降,这与μoMs随B含量增加而下降的规律一致,这是由于B掺杂导致了Fe原子磁矩变小的结果。谱线线宽增加与B掺杂引起的非晶化、无序化有关。从六线谱的各峰强度比得知,薄膜中的磁矩平行于膜面。(5)对于y≥7的(Fe65CO35)97-tBy(Al2O3)3薄膜,其磁谱为共振型磁谱。根据L-L方程,对薄膜的磁谱进行了拟合,拟合结果与实验结果符合良好。当y从7增加到20时,fr从3.2 GHz降低到1.9 GHz,μ从250增加到500,μ"max从600增大到1600,Δf从1.5 GHz减小到0.7 GHz。(三) Fe50Co50B-Al2O3薄膜(1)Fe50Co50B和Fe50Co50B-Al2O3薄膜的XRD结果均表明：B掺杂不仅起到了细化Fe50Co50B晶粒的作用,而且B原子作为填隙原子可以进入α-Fe50Co50晶格中,导致晶格发生膨胀。当大量掺杂B时,还会破坏晶格的立方对称性,使晶粒中的原子排布完全无序,同时破坏磁场诱导方向上所产生的原子对有序。(2)分别掺杂Al203或B,均会引起薄膜颗粒的减小。这是由于不相溶Al203会在Fe50Co50小岛的生长表面上形成薄层,抑制小岛吸附其它沉积原子,阻止小岛的长大接合。而作为杂质的B原子不仅可以进入Fe50Co50小岛的晶格而且可以阻碍其它沉积原子的吸附,抑制小岛的长大和接合。(3)XRD和XPS结果表明：在Fe50Co50B-AI2O3薄膜中,有大部分的B原子进入到a-Fe50Co50晶格和颗粒间Al2O3绝缘层中,并且Fe50Co50B颗粒中的B含量高于颗粒间Al2O3绝缘层中的B含量；而小部分的B原子在Fe50Co50B颗粒与Al2O3绝缘层界面处与不成对O离子结合生成B2O3。(4)Al2O3和B含量基本相同的Fe65Co35B-Al2O3、Fe50Co5oB-Al2O3薄膜相比较,发现Fe50Co50B薄膜中的总值均比Fe65Co35B-Al2O3薄膜的大0.8-1.6kA/m,这主要是因为Fe50Co50B-Al2O3薄膜的Co/(Co+Fe)比例较大的缘故。(5) Fe50Co5oB-Al2O3薄膜表现出良好的软磁性能和优异的高频特性,当B含量在7.8-19.2范围时,fr均大于2.3 GHz,Δf均大于1 GHz,尤其是(Fe50Co50)87B7.8(Al2O3)5.2薄膜,μ0Ms=1.73 T,Hch=0.3 kA/m, Hk=7.2kA/m, p=350μΩ·cm,fr可达3.5 GHz,并且直到频率为3.2 GHz时,μ’还大于200,μ"max为560,Δf=1.5