基於SWR效應的毫米波頻段用磁性納米薄膜研究

《基於SWR效應的毫米波頻段用磁性納米薄膜研究》是依託電子科技大學,由孫科擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於SWR效應的毫米波頻段用磁性納米薄膜研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孫科

項目摘要

本項目針對基於自旋波共振(Spin wave resonance,SWR)效應的毫米波頻段用磁性納米薄膜展開研究。主要包括：1、低損耗磁性納米薄膜製備；2、納米薄膜表（界）面自旋釘扎；3、多層膜結構及其對自旋波共振的影響三個方面研究工作。低損耗NiFe和Fe薄膜是基礎，磁性納米膜的表（界）面自旋釘扎是提高薄膜使用頻率的關鍵，多層膜結構是器件實現毫米波頻段套用的重要支撐。磁性薄膜可通過磁控濺射和電子束蒸發技術製備；表面釘扎可通過引入緩衝層、覆蓋層，適度表面氧化以及合理選擇基片種類來實現；而多層膜結構研究是十分重要的，因為，多層膜結構可以較好地疊加單層納米薄膜的SWR信號，為器件提供足夠強的效應和信號。項目研究對於解決自旋釘扎的磁性薄膜製備工藝與性能、自旋釘扎與自旋波激發模式的關係、自旋波模式激發與損耗之間變化規律的認識三個科學問題有重要意義。

結題摘要

微波科學與工程的不斷發展對現代微波磁性器件提出了更高的要求，使現代微波磁性器件逐漸向毫米波器件擴展。而現有微波磁性器件使用頻率的提高通常是採用高各向異性場的六角鐵氧體材料、高飽和磁化強度的金屬/合金以及增加外磁場來實現，本項目開展的基於SWR效應的新型磁性納米薄膜研究旨在探究除上述三種手段以外的新的提高微波磁性器件套用頻率的方法。本項目以高飽和磁化強度的NiFe薄膜為研究對象，對低微波損耗的NiFe納米薄膜製備、納米薄膜的表面自旋釘扎以及多層膜結構進行研究，以通過磁性納米薄膜的表（界）面釘扎效應來激發自旋波，進而利用SWR效應來提高微波磁性器件的套用頻率。發表SCI論文6篇，申請專利3項，授權1項，培養博士生1名、碩士生5名。取得的主要研究成果如下：（1）完成了低微波損耗納米薄膜製備與表征。分別採用電子束蒸發技術和磁控濺射技術沉積了低鐵磁共振線寬的NiFe納米薄膜，完成了薄膜製備工藝條件與顯微結構及磁性能間關係研究，認識了磁性納米薄膜微波磁性能與厚度間變化規律。（2）完成了納米薄膜的表面自旋釘扎研究。完成了高度取向NiO薄膜的製備工藝研究，並最佳化了NiO薄膜製備工藝，完成了鐵磁/反鐵磁、反鐵磁/鐵磁、反鐵磁/鐵磁/反鐵磁結構中NiO薄膜對NiFe薄膜表（界）面釘扎效應研究；基於不同取向的NiO薄膜，完成了不同取向反鐵磁NiO薄膜對NiFe薄膜的馳豫機制研究。（3）完成了磁性/非磁性多層膜結構研究。完成了Cu/NiFe、NiFe/Cu、Cu/NiFe/Cu以及Ti/NiFe/Ti多層膜結構研究，通過最佳化非磁性層的厚度調控NiFe薄膜的磁性能，並獲得了重複性和一致性良好的周期性多層膜結構。