条纹畴结构多层软磁薄膜中磁化动力学的研究

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近年来,随着电子产品向小型化、集成化和高频化方向发展,磁性材料不仅要满足高频要求,还要具有低损耗和低成本等特点。软磁薄膜材料具有易磁化、易退磁、饱和磁化强度较高等高频磁特性,广泛应用于电感磁芯、磁场传感器和电动机中。一般具有面内单轴各向异性的软磁薄膜其磁畴结构以单畴和面内封闭畴为主,故表现出的高频磁学性能也较单一。而具有条纹畴结构的软磁薄膜材料磁矩是呈周期性向上或向下偏离膜面的,故其磁化动力学也表现出了很多的共振模式,如声、光学支共振模式和自旋波共振模式等。本论文以Ni Fe薄膜为主要研究对象,具体研究内容如下:1、研究不同膜厚Ni Fe薄膜的磁畴结构和高频磁特性,膜厚从50 nm增加到500 nm。从磁力显微镜结果得到50 nm到200 nm的薄膜为面内畴结构,300 nm到500 nm的薄膜为条纹畴结构。在面内畴薄膜中,薄膜具有两个共振峰,低频共振峰是由面内单轴各向异性引起的铁磁共振,高频共振峰属于垂直自旋驻波。在条纹畴薄膜中,低频共振峰是由磁畴共振引起的,高频共振峰是由磁畴壁共振引起的。2、研究非铁磁层Ru的膜厚对无条纹畴结构Ru/Ni Fe(100 nm)双层薄膜的影响。在动态磁学性质中,无条纹畴结构Ru/Ni Fe双层薄膜与单层100 nm Ni Fe薄膜一样均具有两个共振峰,两者相比得到,非铁磁层Ru的存在提高了由面内单轴各向异性引起的低频共振峰的频率,降低了垂直自旋驻波引起的高频共振峰的频率。3、研究非铁磁层Ru的膜厚对有条纹畴结构Ru/Ni Fe(350 nm)双层薄膜的影响。Ru层膜厚为30 nm的薄膜晶粒尺寸最小、矫顽力偏小、剩磁比最大,阻尼因子最大。在动态磁学性质中,与单层350 nm Ni Fe薄膜相比,非铁磁层Ru的存在提高了有条纹畴结构Ru/Ni Fe双层薄膜中声学支模式下两个共振峰的频率,降低了光学支模式下两个共振峰的频率。4、研究非铁磁层Ru或铁磁层Co的膜厚对有条纹畴结构Co/Ru/Ni Fe三层薄膜的影响。当非铁磁层Ru的膜厚≤5 nm或铁磁层Co的膜厚为100 nm时,都会使Co中的磁矩影响到表层Ni Fe薄膜中条纹畴的磁矩排列方向。条纹畴畴宽与频率因交换耦合作用强度呈反比关系。
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