外延生长铁单晶薄膜的高频磁性

摘要

目前高频磁性薄膜以多晶薄膜为主，不仅无法体现磁晶各向异性的优势，且无法定量地验证高频理论模型。基于单晶磁性薄膜在高频磁性研究中的价值，我们提出了以单晶磁性薄膜为载体研究高频磁性的思路。在本文中，外延生长了具有不同参数的单晶Fe薄膜样品，测量了不同薄膜参数对样品磁性的影响，并结合理论分析了外延单晶薄膜的高频磁性。　　本研究主要内容包括：⑴提出了立方晶系Fe单晶薄膜晶体取向的倾斜将在薄膜面内诱发单轴各向异性。制备了不同晶向倾角的Fe单晶薄膜样品，测试了每个样品的静态磁性；从理论上分析并计算了不同晶向倾角样品的面内各向异性常数；通过实验结果和计算结果的比对，证明了Fe单晶薄膜的晶向倾斜可诱发面内单轴各向异性。⑵提出了利用Fe单晶薄膜的磁晶各向异性可获得面内“各向同性”的高频性能。通过Fe单晶薄膜的转角度磁谱测试，确定了样品可以在薄膜平面的不同方向上保持高于8GHz的自然共振频率和大于50的高频磁导率；通过对剩磁状态的分析，证明了这种“各向同性”的性能源于四重各向异性下样品磁矩的非一致排列。⑶提出并证实了通过改变晶体取向和薄膜厚度可以将Fe单晶薄膜的自然共振频率提高至10 GHz以上。并结合高频理论讨论了薄膜参数影响自然共振频率的机制。验证了通过改变外加直流磁场，不仅可以改变外延单晶Fe薄膜的共振频率，还可以在特定频率的外加交变磁场下，形成无共振、单共振和双共振三种模式。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 绪论

1.1磁性元件的发展现状

1.2磁性薄膜在磁性元件中的应用

1.3薄膜系统中高频磁性理论的发展现状

1.4本文关注的科学问题

1.5本章小结

参考文献

第二章 外延单晶薄膜的制备

2.1分子束外延薄膜生长系统介绍

2.2样品的制备与表征

2.3本章小结

参考文献

第三章 外延单晶薄膜的静态磁性

3.1外延单晶薄膜的静态磁性介绍

3.2不同晶体取向样品的静态磁性

3.3不同厚度样品的静态磁性

3.4本章小结

参考文献

第四章 外延单晶薄膜的高频磁性

4.1磁性薄膜在高频下的磁化动力学过程

4.2 薄膜参数对高频磁性的影响

4.3 外延单晶薄膜中多向可用的高频特性

4.4 外延单晶薄膜在外场下的高频磁性

4.5本章小结

参考文献

第五章 结论与展望

硕士期间研究成果

致谢