MnZn铁氧体薄膜制备及其γ辐射效应研究

发布时间：2019-11-14 21:11

【摘要】：随着航空航天的发展,国内外学者已经开始研究薄膜的辐射稳定性,分析辐射导致器件失效的机理,寻找提高抗辐射能力的方法。MnZn薄膜属于尖晶石结构,具备高饱和磁化强度Ms等特点,在器件中引入MnZn薄膜能减小器件的体积,促进器件的小型轻量化发展。通过研究制备MnZn薄膜的工艺,最终制备出性能优异的薄膜,使MnZn薄膜更加灵活的运用于电感器、变压器、磁记录材料等微电子器件。由于MnZn薄膜表面具有纳米级颗粒,在航空航天环境中薄膜受到辐射的影响将不同于块材材料,这将极大影响到器件的可靠性、寿命等。由于γ辐射会在材料内部产生缺陷,MnZn薄膜在γ辐射条件下,微观结构和磁性性能会受到一定影响。研究不同总剂量、不同剂量率γ辐射对薄膜性能的影响,对MnZn薄膜运用于航空航天具有重要意义。首先,论文从薄膜制备工艺入手,研究磁控溅射系统中溅射功率、溅射气压、基片温度、基片种类对MnZn薄膜性能的影响。结果表明:在溅射功率160 W、适宜的溅射气压0.6 Pa、单晶Si(100)基片上制备得到的薄膜具有较优的磁性性能与微观结构,其磁化强度为192 kA/m,可用于后续退火及辐射研究。接着,研究常压退火和真空退火下薄膜性能的变化。结果表明,真空退火后薄膜磁性能大为提高,在真空中薄膜的最佳退火温度点为550℃。在真空退火下模拟研究不同保温时间薄膜的晶粒生长动力学,研究结果表明:真空退火温度为550℃,保温时间为(0-30 min)时,其TPRE晶粒生长动力学方程为:/106.5exp(43.903.9GRTKtGn′-=- 。最后,研究不同总剂量和不同剂量率γ辐射对MnZn薄膜性能的影响。研究结果表明:薄膜磁化强度、晶格常数、晶粒尺寸随着γ辐照的总剂量的增加而减小,在总剂量25×104 Gy辐照下,磁化强度降低、晶格常数减小、晶粒尺寸减小、表面粗糙度增大。不同剂量率γ辐照下薄膜磁化强度降低,剂量率为38 Gy/min时,薄膜磁化强度降低3%,剂量率为152 Gy/min时,薄膜磁化强度降低33.3%。分析其原因是由于γ辐照过程中γ+Fe2+→Fe3++e (Fe2+=0.76?,Fe3+=0.64?),导致晶格结构和磁性性能发生改变,而微观表面的变化则是由于γ射线与表面发生碰撞而产生辐射损伤。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.2

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