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Co_2Z型高频铁氧体薄膜的制备与研究

作　者: 黎伟
导　师: 白建民
学　校: 兰州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 铁氧体薄膜 Co2Z 薄膜材料六角铁氧体薄膜电感磁性能饱和磁化强度高频片式电感矫顽力电感器离子取代磁导率软磁铁氧体烧结温度性能与结构薄膜磁性硕士学位论文粉体材料溅射气压高频性能
分类号: TM277
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着20世纪半导体技术的发展,集成电路的出现,使得电子器件的小型化与平面化成为了必须,传统的三维块体粉体材料已经不能满足新技术的要求,薄膜材料逐渐成为电子器件的主流。电感器就是集成电子系统中的一种常见的电子器件,薄膜电感的出现使得电感器的小型化与平面化成为了可能,而现阶段使用的薄膜电感器主要采用的是金属和合金材料,但是作为导体的金属和合金材料的高电导率使得其具有严重的趋肤效应和涡流损耗,因此影响了其适用的频率范围,因此具有高电阻率以及具有良好机械耐磨性的铁氧体材料得到了研究人员的关注。本文研究的Co2Z型六角晶系铁氧体薄膜材料就是一种具有良好高频性能的软磁材料,该类材料的一大特点就是有很高的电阻率,因而其工作频段可达GHz范围,具有很大的应用潜力。Co2Z型铁氧体材料的理想共振频率fr据计算可达3.4 GHz,使其成为具有广泛应用前景的高频片式电感以及超高频段抗EMI对策元件的理想微波材料。本文主要研究了高频电感及高频无线通讯用Co2Z型六角铁氧体薄膜的磁性能与结构,其主要结论为：1.薄膜厚度对薄膜材料的影响：在研究的100-1000 nm的膜厚范围内,100nm厚的薄膜的磁性能最好,饱和磁化强度Ms为250 emu/cc,矫顽力Hc为180 Oe。2.氧分压对薄膜材料的影响：在研究的0%-20%的氧分压范围内,氧分压为20%时薄膜磁性能最好,饱和磁化强度Ms值为289 emu/cc,矫顽力Hc值为139 Oe。3.溅射气压对薄膜材料的影响：在研究的0.5-1.3 Pa的溅射气压范围内,在1.0 Pa的溅射气压下形成的薄膜拥有的最大的饱和磁化强度Ms为250emu/cc和最小的矫顽力Hc为180 Oe。4.成膜方法的影响：本文采用了双靶交替溅射和单靶溅射这两种方法分别研究了成分对薄膜的影响。通过实验数据对比发现单靶溅射的样品的饱和磁化强度值Ms较大,矫顽力Hc值较小,磁性能较好,晶体的取向也比较明显,其中,标准配比的靶材溅射沉积的样品要优于富钡靶溅射沉积的样品。5.烧结温度对薄膜性能的影响：本文实验中制备了从800℃至1280℃烧结的薄膜,在1280℃下烧结的样品磁性能最好,且形成了主峰为(1106)的Z型相。薄膜材料在800℃时开始形成无序生长的条状晶体,随着烧结温度的上升,晶体的生长逐渐趋于垂直于膜面的方向,在1280℃下生成了良好的扁平状垂直膜面向上生长的六角晶体。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-9
第一章绪论  9-27
  1.1 引言  9-10
  1.2 薄膜电感发展概述  10-14
    1.2.1 平面薄膜电感简述  10-13
    1.2.2 双面耦合薄膜电感  13-14
  1.3 薄膜电感的应用  14-15
  1.4 薄膜电感磁性层介质  15-18
  1.5 铁氧体概述  18-21
    1.5.1 铁氧体的分类[20]  19-20
    1.5.2 铁氧体的磁性特征  20-21
  1.6 六角晶系铁氧体[23-29]  21-25
    1.6.1 六角晶系铁氧体概述  21-23
    1.6.2 Z型铁氧体的晶体结构  23-25
  参考文献  25-27
第二章薄膜的制备及性能测试  27-38
  2.1 薄膜材料  27-31
    2.1.1 溅射原理  28-29
    2.1.2 薄膜的生长  29
    2.1.3 基片的选择和清洗  29-30
    2.1.4 薄膜的制备  30-31
  2.2 薄膜性能的表征与测量  31-36
    2.2.1 膜厚测量以及薄膜表面形貌、磁畴结构的表征  31-33
    2.2.2 薄膜晶体结构分析  33-35
    2.2.3 薄膜成分分析[8]  35-36
  2.3 薄膜磁性能的测量  36-37
  参考文献  37-38
第三章 Co_2Z型铁氧体薄膜材料  38-67
  3.1 Co_2Z型铁氧体薄膜材料的制备  38-42
    3.1.1 靶材的制备  38-42
    3.1.2 Co_2Z型铁氧体薄膜的制备  42
  3.2 膜厚的影响  42-45
  3.3 溅射条件的影响  45-52
    3.3.1 氧分压与薄膜材料性能和结构的关系  45-49
    3.3.2 溅射气压与薄膜性能和结构的关系  49-52
  3.4 成膜方法的影响  52-56
  3.5 热处理的影响  56-66
  参考文献  66-67
第四章结论  67-68
致谢  68

Co_2Z型高频铁氧体薄膜的制备与研究

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