亚毫米磁性单元制备及高频磁性能的研究

摘要

在IT产业不断发展的现代,系统的小型化与智能化越来越成为人们关注的焦点。占据系统较大体积比率的磁性器件,成为了限制电子系统小型化的重要因素,并逐渐引起人们的注意。本文旨在研究亚毫米磁性薄膜单元的特性,通过结构优化来提高单元的高频特性。　　本文从实验与模拟两方面对亚毫米和微米量级的磁性薄膜进行研究。实验方面利用微细加工与磁控溅射相结合的方式,制备了亚毫米磁性薄膜点阵。分别进行了长度变化,厚度变化以及分层的实验,同时改进了磁谱测试方法以及测试数据的去嵌入方法,通过对磁滞回线和磁谱的测试,获得亚毫米磁性单元的高频特性与材料长度、厚度以及分层的关系。在对宽长比分别为1:1、1:2和1:4长度变化点阵的磁滞回线分析发现,宽长比为1:4的条件下,亚毫米磁性单元格的矫顽力是最小的。分析厚度分别为50nm、100nm和200nm的单元格的磁滞回线,得到了厚度为50nm时其矫顽力是最低的。而将150nm的NiFe通过添加5nm的Cu进行分层发现,分为2层时的矫顽力是体系里最低的。　　模拟部分主要集中于2*1μm2磁性单元,利用OOMMF软件计算不同结构下磁性单元的磁谱,从而得出磁性能得到改善的条件。对2*1μm2磁性单元结构的改变主要有,在其不同位置添加矩形裂缝和增加裂缝数目,在短轴处去除或者添加部分磁性材料等,通过形状的改变来改变磁性材料的退磁场和各向异性场,从而改善微磁单元的高频磁性能。通过模拟发现,在磁性单元的适当位置添加适当大小的裂缝,可以得到结构化后的磁性单元磁导率比没有裂缝的磁性单元的磁导率提高了高达32.5％,这说明了在适当的位置添加裂缝是可以改善磁性单元的磁导率的。同时,在观察不同裂缝情况下的磁谱曲线,发现其中会出现多个共振峰。通过模拟的方法,找到了共振峰所对应的位置,并对其进行了简要的分析。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 微纳米磁性结构的研究现状

1.3 本论文的主要研究内容

第二章 亚毫米点阵的制备与测试

2.1亚毫米点阵的制备工艺

2.2 长度变化点阵的制备和测试

2.3 厚度变化点阵的制备以及测试

2.4分层变化点阵的制备以及测试

2.5 小结

第三章 微带法测试磁谱的改进

3.1测试原理

3.2 微带反射法的测试过程

3.3 微带测试夹具的结构设计

3.4 微带测试的改进

3.5 小结

第四章 微磁单元的动态磁性能模拟

4.1 微磁单元动态模拟基础

4.2 两端为弧形的微磁单元高频磁性能

4.3 倒“I”型微磁单元高频磁性能

4.4 添加裂缝的微磁单元高频磁性能

4.5小结

第五章 全文的总结及展望

5.1 全文的总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果