FeCo基薄膜高频磁性的调控

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随着信息传输与处理速度的不断提高,磁电子器件的工作频率(频段)也越来越高(宽)。软磁材料作为这些磁电子器件的核心,必须同时拥有高的共振频率与磁导率。为了实现这一目的,必须选用高饱和磁化强度的材料且能够实现高频磁性宽范围的调控。本论文采用磁控溅射方法,制备了FeCoM(M=Zr,Hf,Nb,Nd,B)薄膜;分别研究了倾斜溅射、外加磁场、掺杂以及电场等方法对薄膜静态磁特性及高频磁性的影响。得到的主要结果如下:1.利用倾斜溅射和外加直流偏置磁场相结合的方法,实现了FeCo薄膜高频磁性较大范围的调控。随着溅射倾斜角的增加,面内单轴各向异性场从24Oe增大到426Oe,共振频率也从2.0GHz增大到7.5GHz,同时起始转动磁导率可在43~737范围内调控,显示出良好的高频特性。2.通过在FeCo薄膜中掺入Zr、Hf、Nb、Nd和B元素以及改变其掺杂量大大优化了FeCo薄膜的高频性能。进一步改变溅射的倾斜角,实现了共振频率(1.4~8.5GHz)和磁导率(30~452)的大范围调控,而且可以明显的改善软磁性能,表现在矫顽力可以降至2Oe。3.利用外加电场诱导的应力各向异性,可以进一步调控FeCo薄膜面内各向异性的大小和方向,不仅可以实现电场对磁化强度方向的非易失性调控,而且可以实现难易轴发生90°的翻转。随着电场强度的增加,面内单轴各向异性场从10Oe增大到76Oe,共振频率也从0.7GHz增大到1.8GHz,同时有效的阻尼系数急剧下降。
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