磁畴结构对条纹畴薄膜磁化动力学影响研究

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软磁薄膜具有高饱和磁化强度、高磁导率和低矫顽力的特点,广泛应用于各种磁性器件,如磁传感器、磁阻随机存储器和电感磁芯等。磁性元器件也正朝着小型化、高频化、集成化的方向发展,以适应当今电子器件的发展趋势。因此,对可用于高频带的磁性薄膜(尤其是软磁薄膜)的磁导率和共振频率提出了更高的要求。软磁薄膜的磁化动力学,实际上是薄膜中磁矩、磁畴和畴壁的磁化动力特性。因此,薄膜中磁矩分布和磁畴结构对研究其高频微波磁性有重要意义。本论文以具有条纹畴结构的软磁薄膜为研究对象,研究磁畴结构对条纹畴薄膜磁化动力学的影响,主要研究内容如下:1、表面钉扎对坡莫合金薄膜中条纹畴结构和高频微波磁性的影响。(1)探究衬底粗糙引起的表面钉扎对具有条纹畴结构的坡莫合金薄膜的磁化动力学的影响。实验结果表明,即使在衬底粗糙度发生微小变化的情况下,条纹畴的规则性和均匀性也会受到影响。受到强影响的条纹畴的共振频率和强度均降低,并且由于钉扎较大而抑制了声学模、光学模和自旋波的激发。(2)探究坡莫合金薄膜厚度对条纹畴结构中表面钉扎的影响。实验结果表明,对于衬底粗糙度相同的情况下,薄膜的厚度越薄,粗糙度引起的钉扎效应对条纹畴结构的规则性和均匀性影响明显。条纹畴共振频率和强度的降低也在较薄的薄膜中更明显。2、反铁磁层对条纹畴薄膜及其高频微波磁性的影响。(1)探究反铁磁层厚度对具有条纹畴结构的反铁磁/铁磁双层薄膜的磁化动力学的影响。实验结果表明,随着反铁磁层厚度的增加,条纹畴的规则性和均匀性受到微弱的影响。反铁磁Ir Mn的加入增大了薄膜的饱和磁化强度,薄膜的共振频率整体呈现出微弱的上升趋势。(2)探究热处理温度对具有条纹畴结构的反铁磁/铁磁双层薄膜的磁化动力学的影响。实验结果表明,随着热处理温度的升高,条纹畴逐渐变宽,最后难以观测。薄膜的矫顽场Hc随热处理温度的升高而降低,剩磁比Mr/Ms反之。经过热处理的样品饱和磁化强度4πMs明显减小,而各向异性场Hk显著增加。3、铁磁层对条纹畴薄膜及其高频微波磁性的影响。(1)探究成分梯度对Co Zr薄膜的磁畴结构及高频微波磁性的影响。实验结果表明,随着磁性元素Co含量的减少,薄膜的枝状条纹畴宽减小,直至条纹磁畴结构消失。随着磁畴宽度的降低,薄膜的矫顽场逐渐增加,条纹磁畴结构消失时,矫顽场大幅度减小。Co的溅射功率增强,薄膜厚度减小,薄膜样品的共振峰的峰强增加。(2)探究铁磁层厚度对铁磁/铁磁双层薄膜的磁化动力学的影响。实验结果表明,铁磁层厚度的变化对磁畴的规则性和均匀性影响微弱。薄膜的有效饱和磁化强度随着铁磁层厚度的增加先增加再减小,而有效各向异性场先减小再增加。
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