FeSiB薄膜的巨磁阻抗和应力阻抗效应研究

软磁材料中存在巨磁阻抗 (giantmagneto impedance ,GMI)效应以及与之相同来源的应力阻抗 (stress impedance ,SI)效应 ,利用这两种效应可以制成具有高灵敏度的微型化的磁场和应力 应变传感器。本文基于传感器的实际应用 ,对图形化的、较大磁致伸缩的FeSiB单层和多层薄膜的巨磁阻抗和应力阻抗效应中频率和退火的影响进行了研究。结果表明 ,对于两种效应 ,经过退火处理的单层和多层膜均可在较低的频率下得到较高的灵敏度 ,而多层膜中的应力阻抗效应将为新型高灵敏传感器的设计和研制开辟一条崭新的途径     

铁磁层/导电层/铁磁层多层膜中巨磁阻抗效应理论*

采用经典电磁理论,对铁磁层／导电层／铁磁层（M／C／M）多层膜中出现的巨磁阻抗效应进行了理论分析。对于单轴横向磁各向异性多层膜,理论计算结果表明：高频阻抗在某一外加磁场（近似等于等效各向异性场）下出现最大值,铁磁层和导电层电阻率相关较大的多层膜中将出现较强的巨磁阻抗效应。多层膜在1MHz附近即可出现远大于单层膜的阻抗变化比。多层膜理论计算与实验结果能够较好地符合。     

Ti—55合金中的热塑剪切带

研究了三种不同处理的Ｔｉ－５５合金在Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆上高速冲击变形时产生的热塑剪切带。结果表明,三种不同处理的合金试样在不同应变率下出现两类型剪切带：形变剪切带和“白色”剪切带,它们是在不同应变阶段下形成的,对应“白色”剪切带有一应变突变。ＴＥＭ观察未发现“白色”剪切的内发生相变。孪生是该合金动态冲击时变形的重要方式。     

溅射条件对FeSiB薄膜磁性及巨磁阻抗效应的影响

采用射频磁控溅射法,在不同溅射条件下制备了FeSiB薄膜。研究了溅射条件对薄膜应力、磁滞回线及巨磁阻抗效应的影响。结果表明:随着溅射氩气压强的增加,薄膜内应力从压应力变为张应力,磁滞回线的形状随溅射条件的不同也发生改变。对磁各向异性的变化作了分析和讨论,而面内横向单轴磁各向异性的重要性在巨磁阻抗效应的实验中充分得到了体现。     

溅射条件下对FeSiB薄膜磁性及巨磁阻抗效应的影响

采用射频磁控溅射法,在不同溅射条件下制备了ＦｅＳｉＢ薄膜。研究了溅射条件下对薄膜应力、磁滞回线及磁阻抗效应的影响。结果表明：随着溅射氩气压强的增加,薄膜内应力从压应力变为张应力,磁滞回线的形状随溅射条件下的不同也发生改变。对磁各向异性的变化作了分析和讨论,而面内横向单轴磁各向异性的重要性在磁阻抗效应的实验中充分得到了体现。     

非晶FeSiB薄膜中的巨磁阻抗效应

采用射频溅射法在三组不同溅射条件下制备了ＦｅＳｉＢ薄膜。测量了溅射薄的磁滞回线，并利用ＨＰ４１９４Ａ阻抗分析仪，在１－４０ＨＭｚ频率范围内研究了样品的巨磁阻抗效应。     

软磁薄膜高频巨磁阻抗效应的理论模型

利用修正的Ｌａｎｄａｕ－Ｌｉｆｓｈｉｔｚ－Ｇｉｌｌｅｒｔ方程，对横向单轴磁各向异性软磁薄膜在高频下的有效横向磁导率做了理论推导，从而得到了关于薄膜高频阻抗的理论表达式，并与其它理论结果作了比较。结果表明，给出的有效横向磁导率表达式与其它理论结果一致。详细讨论了小尺寸薄膜中退磁场对共振频率的影响，理论计算与结果相符合。     

FeSiB／Cu／FeSiB多层膜巨磁阻抗效应研究

用磁控溅射法在玻璃基片上制备了FeSiB/Cu/FeSiB多层膜,在100kHz-40MHz范围内研究了FeSiB/Cu/FeSiB多层膜中的巨磁阻抗效应特性。当磁场强度Ha施加在薄膜的长方向时,巨磁阻抗效应随磁场的增加而增加,在某一磁场下达到最大值,然后随磁场的增加而下降到负的巨磁阻抗效应。在频率为3.2MHz时,在磁场强度Ha=2400A/m时巨磁阻抗变化率达到最大值13．50％;在磁场强度Ha=9600A/m时,巨磁阻抗变化率为－9．20％。巨磁阻抗效应的最大值及负的巨磁阻抗效应与多层膜中磁各向异性轴的取向及发散有关。另外,当磁场施加在薄膜的短方向时,薄膜表现出负的巨磁阻抗效应,在频率为3．2MHz,磁场强度Ha=9600A/m时,巨磁阻抗变化率可达－12．50％。     

软磁薄膜高频巨磁阻抗效应的理论模型

利用修正的Landau-Lifshitz-Gilbert方程,对横向单轴磁各向异性软磁薄膜在高频下的有效横向磁导率做了理论推导,从而得到了关于薄膜高频阻抗的理论表达式,并与其它理论结果作了比较。结果表明,给出的有效横向磁导率表达式与其它理论结果一致。详细讨论了小尺寸薄膜中退磁场对共振频率的影响,理论计算与实验结果相符合。     

微型NiFe磁性薄膜元件中Neel畴壁极性的转变过程

观察和分析了300 μm×40 μm×40 nm的NiFe磁性薄膜元件在难轴方向反磁化时磁畴结构转变,特别是Neel畴壁从正极性壁(N+)转变为负极性壁(N-)的全过程.磁畴结构的转变包含畴壁合并、封闭畴转变、钩形畴转变及Neel畴壁极性转变等不可逆因素.对畴壁极性转变的两种方式(即N+→N-直接转变及经由十字壁(Nct)的N+→Nct→N-间接转变)进行了分析讨论.N-往往在元件末端新生封闭畴和正极性主畴壁的连结点成核,然后向中间扩展.N+→Nct的转变是通过N+壁的数次分裂来实现的.