纳米磁性颗粒膜研究进展

磁性纳米颗粒薄膜是一种能广泛用于平面变压器、高频小型化平面电感器、薄膜电磁干扰抑制器及GHz频段薄膜磁场传感器的新型软磁薄膜材料.纳米磁性薄膜具有金属磁性材料的高饱和磁化强度特性,同时又具有接近铁氧体磁性材料的高电阻率特性.这种材料从低频到微波频段具有很高的复磁导率实部.本文综述了几种典型纳米颗粒薄膜的磁特性.     

退火温度对FeCoTiO纳米颗粒膜软磁性能的影响

采用射频磁控溅射法制备FeCoTiO纳米颗粒膜,在不同温度下进行退火处理,研究退火温度对其磁性能的影响.结果表明,随着退火温度的升高,在低于200℃时薄膜受应力变化机制影响较大,体现为矫顽力Hc、各向异性场Hk、截止频率fr降低,磁导率实部μ′增大;在高于200℃时以晶粒长大机制为主,体现为Hc、Hk、fr增高,μ′减小.综合考虑FeCoTiO纳米颗粒膜磁性能在各退火温度下的表现,在制备集成磁膜微电感的过程中,确定250℃是聚酰亚胺的最佳高温胶联化温度.     

颗粒尺寸对注塑铁氧体/尼龙12复合材料流动性和磁性能的影响

制备颗粒尺寸不同的铁氧体磁粉,采用混炼工艺制备铁氧体/尼龙复合材料,研究了颗粒尺寸对复合材料流动性和磁性能的影响,结果表明,当铁氧体大小颗粒尺寸之比大于4时,两者级配可以使复合体系获得最佳的流动性.对颗粒尺寸影响机理的研究表明,小颗粒的尺寸下限在0.5μm附近,大颗粒尺寸上限在5μm附近,当大、小颗粒及尼龙体积分数分别...     

FeZrNbBCu非晶和纳米晶合金高温磁性能研究

利用单辊熔淬法制备了FeZrNbBCu非晶薄带,然后通过非晶晶化方法得到纳米晶合金.研究了FeZrNbBCu非晶和纳米晶合金的磁性能与温度的关系.非晶态合金晶化升温过程中磁导率~温度曲线中出现了一个Hopkinson峰,而在晶化后的样品中没有出现,并根据各向异性的变化和磁化强度与温度的关系进行了合理的解释.对于非晶样品和晶相体积分数小的合金样品,当温度接近残余非晶居里温度时,磁导率急剧减小;而对于非晶相含量很少的样品,其磁导率随温度升高而缓慢下降,根据双相合金中交换作用模型进行了解释.     

Ni0.6Zn0.4Fe2O4铁氧体纳米晶与微米晶300MHz～2GHz的磁导率比较

用水热法制备了平均晶粒尺寸为40 nm的Ni0.6Zn0.4Fe2O4铁氧体八面体颗粒,同时采用溶胶-凝胶高温烧结法合成Ni0.6Zn0.4Fe2O4微米晶颗粒。用矢量网络分析仪测试了铁氧体/石蜡混合材料在300MHz~2GHz频段的复磁导率和复介电常数。实验结果表明Ni0.6Zn0.4Fe2O4铁氧体纳米晶粒样品与微米晶样品相比具有更高的磁导率(实部r在3.3～1.65之间,磁导率虚部r在1.1左右)、更大的磁损耗以及更优异的微波吸收特性。     

磁性不锈钢409L合金吸波材料的电磁与吸波性能

针对现有磁性金属吸收剂耐腐蚀性能不足的问题,以不锈钢409L粉为吸收剂、硅胶为基体制备了不同吸收剂含量的吸波材料,采用HP8722ET矢量网络分析仪对其电磁与吸波性能进行了研究。实验结果表明,在2~18GHz范围内,随着频率的增高,磁性不锈钢409L/硅胶吸波材料的介电常数实部(ε′)基本保持不变;介电常数虚部(ε″)不断增大;而磁导率的实部(μ′)和虚部(μ″)不断减小。随着409L合金吸收剂含量的增大,ε′、ε″和μ″不断增大;μ′在低频时随着体积含量的增加而增大,在高频却相反;3mm厚吸波材料最小反射率先减小后变大,吸收峰由高频向低频移动,半高宽逐渐变窄。409L体积分数为20%时,最小反射率为-17.8dB,其对应的峰值频率为9.4GHz,有效带宽(≤-8dB)达到5.27GHz(7.03~12.3GHz);体积分数为30%时,最小反射率为-24.1dB,其对应的峰值频率为6.3GHz,有效带宽(≤-8dB)达到4.5GHz(4.2~8.7GHz),在X和C波段具有较好的吸波性能。而且通过对材料进行二层设计,能够有效地进行宽频吸收,具有一定的应用前景。     

高磁损耗型FeCoB-SiO2纳米颗粒膜的微结构与微波电磁特性

采用磁控溅射工艺制备了磁损耗型FeCoB-SiO2磁性纳米颗粒膜。利用X射线衍射仪、扫描探针显微镜、透射电子显微镜观测样品的微结构和形貌特征,采用振动样品磁强计、四探针法、微波矢量分析仪及微带短路扫频测量方法测量薄膜试样的磁电性能和微波磁导率。重点分析了SiO2电介质含量、薄膜微结构对样品电磁性能的影响。结果表明,所制备的FeCoB-SiO2纳米颗粒膜具有良好的软磁性能和高频电磁性能,2GHz时复磁导率实部和虚部均高于80,可以应用于抗电磁干扰和微波吸收材料。     

铜–水纳米流体热物性的分子动力学研究

纳米流体因其良好的热物性而具有广泛的应用前景,并成为各领域的研究热点.采用分子动力学软件LAMMPS模拟了铜–水纳米流体,计算了纳米流体的热物性,分析了体积分数、温度、粒径和颗粒形状等因素的影响.结果表明:随纳米颗粒体积分数增大,热导率和动力粘度均有不同程度增加;当温度从283 K升高至323 K,不同体积分数的纳米流...     

磁头用软磁Fe-Co-Al-O薄膜的结构和性能

用射频磁控溅射方法制备了记录磁头用FeCoAlO薄膜软磁材料,与FeCo合金薄膜相比,FeCoAlO薄膜的软磁性能有明显改善.(Fe72Co28)100-x(Al2O3)x薄膜的饱和磁感应强度Bs在x=3.1～5.9范围内基本保持恒定,当x>5.9时,饱和磁感应强度急剧降低;其矫顽力随Al2O3含量的增加迅速降低.当Al2O3含量为5.9时,薄膜的矫顽力由未加Al2O3时的3580A/m下降到Hce≈418A/m,Hch≈289A/m,饱和磁感应强度Bs=2.15T;薄膜还表现出良好的高频特性,当频率f≤1.0GHz时,磁导率μ≈500.结构分析表明,薄膜中软磁性能的改善和添加Al2O3导致的晶粒细化有关.     

铁硅铝粉末制备及配比对磁粉芯性能的影响

采用真空熔炼、机械破碎的方法制备铁硅铝合金粉末,并使用机械振动筛得到不同粒度的粉末。利用振动样品磁强计(VSM)测试不同粒径铁硅铝粉末的静态磁性能,发现其比饱和磁化强度σs彼此相差不大,而粗颗粒的矫顽力Hcj与比剩余磁化强度σr均较细颗粒小。利用上述结果,经过合理配比后,试制有效磁导率分别为125,147,160的高磁导率铁硅铝磁粉芯,并对其有效磁导率的频率特性、直流叠加性能、功率损耗进行了测试。在频率为20~200kHz范围内各型磁粉芯均有良好的恒导磁性。在频率为100kHz、磁场为1.6kA/m时各型磁粉芯的叠加直流后的磁导率与未叠加直流的磁导率之比均不低于70%。各型磁粉芯在50kHz、50mT条件下的体积损耗均在80mW/cm3以下,而在100kHz、100mT条件下的体积损耗均在700mW/cm3以下。     

微波频段用高磁导率铁氧体薄膜研究进展

主要介绍了微波频段用的高磁导率铁氧体薄膜近年来的研究进展。尖晶石铁氧体薄膜的重点集中在Ni-Zn和Li系材料上,介绍了旋转喷涂法以及Co2 掺杂对薄膜微波磁性的影响,并分析了微波频段高磁导率机理;对于六角晶系铁氧体薄膜,重点叙述了衬底层对BaM六角结构形成的影响以及BaCoxTixFe12-2xO19铁氧体薄膜的共振特性,也对(Zn1-xCox)2-W铁氧体薄膜作了适当介绍。最后,讨论了目前存在的问题和发展前景。     

膜厚对FeCoAlON薄膜的静态与动态磁性的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)基片上沉积了不同氮分压和不同厚度的(Fe70.6Co29.4)88.2Al11.8-ON薄膜,研究了膜厚对5%氮分压沉积的薄膜静态与动态磁性的影响。当FeCoAlON薄膜的厚度较小时,薄膜表现出面内单轴磁各向异性,当薄膜厚度增加到210 nm时,薄膜出现了条形畴。动态磁性研究显示,对于面内单轴磁各向异性以及条形畴结构的FeCoAlON薄膜,都表现出优异的高频响应。特别地,对于具有条形畴结构的FeCoAlON薄膜,其磁谱曲线表现为多峰共振的特点。     

Evaluating Dielectric Impedance Spectra using Effective Media Theories

The immittance spectra (i.e., impedance and modulus representations) are calculated for various effective medium theories, i.e., the Maxwell-Wagner (MW), Hashin-Shtrikman (HS), Bruggeman Asymmetric (BA) and Bruggeman Symmetric (BS) models, with emphasis on their individual microstructures. In addition the brick-layer (BL) model is also considered. The BL and MW-HS models yield similar single impedance arcs for a relatively low volume fraction conductive matrix (coating on the low conductivity phase). The BA model yields single impedance arcs different from the MW-HS models. The BL and MW-HS models yield virtually identical dual impedance arc behavior for a low volume fraction insulating matrix (coating on the high conductivity phase). At low volume fractions of insulating matrix, the low frequency arc due to the insulating material for the BA model is much smaller than for the MW-HS model. The BS model exhibits single impedance arc behavior when the volume fraction of conductor is above or near the percolation threshold and dual arc behavior somewhat below the percolation threshold. Equivalent circuits for these model materials are discussed, and application is made to experimental data for various electroceramic systems.     

磁场溅射+磁场退火对Ce_9Fe_(91)薄膜高频软磁性能的优化

为了研究磁场溅射和磁场退火对材料磁性能的影响,用磁控溅射制备了几组CeFe薄膜,分别为衬底不加磁场的样品(No)和溅射时衬底加磁场的样品(FS),No和FS样品在外部磁场作用下分别在260℃、360℃热退火处理得到的样品。通过比较磁滞回线和高频磁谱,发现No样品磁退火之后各项性能几乎没变化。而磁场溅射的样品矫顽力更大,面内单轴各向异性场也更大,共振频率变化不大。磁场溅射之后再磁场退火显著地降低了CeFe薄膜的矫顽力,增大饱和磁化强度,增高共振频率。因此最有效的方法是同时利用磁场溅射和磁场退火来提高CeFe薄膜的软磁特性和高频截止频率。     

纳米晶化对Co-FeNbZr薄膜结构及阻抗的影响

用直流磁控溅射法制备非晶Co-FeNbZr软磁膜,再用独特的快速循环纳米晶化技术(RRTA)对其进行纳米晶化.研究了不同的纳米晶化工艺条件下薄膜的微观结构和阻抗性能.结果表明,500℃退火的Co-FeNbZr软磁薄膜晶粒细化到30～40nm,阻抗值从28Ω增加到110Ω(1400MHz),阻抗共振峰向低频移动200～220 MHz左右,薄膜的软磁性能极大改善.     

磁性薄膜高频磁导率测量方法及其研究进展

磁性薄膜广泛应用于信息存储、电磁兼容、磁传感器和微波通讯设备等众多领域,其高频复磁导率谱的准确测量是磁性薄膜研究中的一个重要课题。目前薄膜材料复磁导率的常用测量方法包括微波谐振腔法、检测线圈法和传输/反射法等。首先简要介绍了谐振腔法和检测线圈法,然后重点介绍了微波频率(GHz)下磁性薄膜传输/反射法磁导率测量近年来最新研究进展。     

磁性薄膜高频特性研究进展

对国内外近年来在磁性薄膜高频特性的研究进展进行了较为系统的总结.包括单层膜到多层膜的转变促进高频特性的改善;不同材料对(金属层/绝缘层)对多层膜高频特性的影响;一些特殊材料薄膜的高频特性;退火效应对磁性薄膜高频特性的影响;薄膜的微结构和薄膜特性的关系等几方面.     

Multifunctional SrTiO3/NiZn ferrite/POE composites with eletromagnetic and flexible properties for RF applications

Multifunctional dielectric composites with electromagnetic and flexible properties for RF applications were investigated. A kind of low loss flexible dielectric and magnetic composite with SrTiO₃ (STO) ultrafine particles and NiZn ferrite (NZO) ultrafine particles embedded in a Thermoplastic Polyolefin Elastomer (POE) matrix was fabricated using the extrusion technology. The dielectric and magnetic properties of the as-prepared composites with different volume fraction of ceramic fillers were studied. The results indicate that when the volume of the ceramic fillers is fixed, the permittivity of the composites increase while the dielectric loss, permeability and magnetic loss decrease with the increasing of the ratio of STO to NZO. The cut-off frequencies of the composites are all above 1 GHz. The good frequency stability of the electromagnetic properties within a wide frequency range was observed. All the composites show very good flexibilities. With the increasing of the volume fraction of ceramic fillers, the tensile strength and elongation decrease. The obtained multifunctional flexible magnetic-dielectric composites are good candidates for the applications of the capacitor-inductor integrating devices in RF communications such as electromagnetic interference filters and antennas.     

Ni0.25Zn0.15Fe2.6O4种子层对NiZn铁氧体双层膜性能的影响

采用旋转喷涂法在Si(100)基片上制备Ni0.25Zn0.15Fe2.6O4(100 nm)铁氧体薄膜作为种子层,然后在种子层上采用射频磁控溅射法沉积Ni0.25Cu0.09Zn0.66Fe1.998O4(600 nm)铁氧体薄膜。研究了种子层对NiZn铁氧体双层膜微观形貌、饱和磁化强度、矫顽力、磁导率及截止频率的影响。结果表明,Ni0.25Zn0.15Fe2.6O4种子层的引入促进了NiZn铁氧体双层膜尖晶石相的晶化和晶粒生长。NiZn铁氧体双层膜的饱和磁化强度Ms为420 kA/m,矫顽力Hc为5.9kA/m,截止频率fr为1.37 GHz,磁导率μ’(300 MHz)高达202。