《鐵磁性金屬-半導體納米顆粒薄膜的高頻軟磁特性研究》是依託天津大學，由姚東升擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鐵磁性金屬-半導體納米顆粒薄膜的高頻軟磁特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姚東升
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我們擬利用磁控濺射法製備由鐵磁性金屬（FeCo，FeNi）彌散地分布在半導體（ZnO、SnO2）介質中構成的納米顆粒薄膜樣品。通過改變鐵磁性金屬的體積分數x來調製樣品微結構，以獲得優異的軟磁特性，從而製備出系列的新類型的納米軟磁顆粒膜。利用XRD和TEM分別研究薄膜的結構和微結構及其二者隨x變化的關係；用VSM、SQUID表征巨觀磁性，得到矯頑力、飽和磁化強度、磁各向異性場隨x的變化規律；尤其要深入研究在高頻環境下此類鐵磁性金屬-半導體納米顆粒膜磁導率隨微波場頻率的變化關係，通過改進制備條件獲得優異的高頻性質，為此種材料在高頻感測器上獲得套用進行探索性地研究；研究薄膜樣品的電子輸運性質，並結合微結構、磁性研究進一步定量地分析磁性顆粒間鐵磁相互作用的機理及其與軟磁性質之間的關係。本項目可大大拓展納米顆粒膜的研究領域，具有重要的學術意義和套用價值。
結題摘要
在過去的幾十年，國內外學者對於軟磁薄膜材料做了大量研究，並取得大量研究結果，特別是最近十年，人們在鐵磁金屬-絕緣體納米顆粒膜系統（magnetic metal-insulator granular films (MIGF)）研究中取得長足進展，獲得良好的高頻軟磁特性。但是對於鐵磁金屬-半導體納米顆粒膜系統（magnetic metal-semiconductor granular films (MSCGF)），目前人們並沒有將大量的精力投入到其高頻性質的研究。半導體其電導特性明顯區別於絕緣體，將其做為鐵磁顆粒間的介質，整體薄膜材料的軟磁性及高頻性質會產生怎樣的變化呢？基於這一核心問題，50901050項目做了大量工作，並取得新的發現及重要研究結果。重要研究結果包括：（1）經過(Fe25Ni75)x-(ZnO)1-x系統和(Fe25Ni75)x-( SiO2)1-x系統的研究對比，我們發現(Fe25Ni75)x-(ZnO)1-x系統可以在寬體積分數0.50＜x＜0.90範圍內獲得好的高頻軟磁特性，而(Fe25Ni75)x-( SiO2)1-x系統在0.75＜x＜0.90的範圍內才可能表現出好的高頻性質。這一現象與ZnO介質有著重要的聯繫，本課題做了定性解釋。對於(Fe65Co35)x-(ZnO)1-x系統中，在寬的體積分數x範圍內，我們同樣獲得了很好的高頻性質及軟磁性質。（2）有趣的是，在顆粒間介質ZnO為結晶態的情況下，薄膜仍有好的高頻軟磁特性，而人們以往的研究經驗則是：磁性納米顆粒分布在非晶態氧化物介質中是實現軟磁性的一項必要條件。而我們的新發現打破了以往的舊經驗，製備出磁性納米顆粒分布在晶態氧化物介質中的軟磁性納米顆粒薄膜，並且具有很好的高頻性質。（3）我們在鐵磁金屬-氧化物顆粒膜系統中發現了旋轉磁各向異性，而以前旋轉各向異性只在稀土元素摻雜的鐵磁合金軟磁薄膜中才能發現；在(Fe25Ni75)x-(ZnO)1-x系統中，隨著Fe25Ni75的增加，磁各向異性由面內單軸磁各向異性轉變為垂直磁各向異性，且條紋疇結構出現。（4）在(Fe25Ni75)x-(ZnO)1-x系統中，隨著膜厚的增加，樣品的高頻軟磁特性隨著膜厚增加而越來越好，在傳統的結論中，人們認為膜厚增加導致柱狀晶的出現，從而破壞軟磁特性，在我們的系統中，並沒有這個結論。
