条纹畴结构的磁性材料中转动各向异性的研究

发布时间：2017-10-18 16:05

  本文关键词：条纹畴结构的磁性材料中转动各向异性的研究

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【摘要】：磁性材料在磁电子器件中的应用十分广泛,随着信息传输及处理速度的提高,比如4G手机的通信频率已经达到了3 GHz以上,因此找到在高的共振频率下对磁信号响应灵敏的材料对未来的磁电子器件十分重要。虽然具有单轴各向异性的材料可以获得高的共振频率,但是用这种材料制备的微波器件只对单一方向的微波磁场有响应。而具有条纹畴结构的薄膜存在着转动各向异性,可以实现各个方向的高频响应。因此,对条纹畴结构的材料中转动各向异性的研究成为了热点。本论文利用磁控溅射制备了具有条纹畴结构的薄膜,通过振动样品磁强计(VSM)、铁磁共振(FMR)和矢量网络分析仪(VNA)等测试手段来研究转动各向异性,得到以下创新的结论：(1)在FeNi薄膜中掺入不同浓度的NiFe2O4 (NFO)可以调控条纹畴结构,随着掺杂浓度的增加,磁力显微镜测试结果表明条纹畴的宽度变窄,通过转角度铁磁共振分析说明了垂直各向异性在增加。当掺杂浓度为32%时,由于大的垂直各向异性场(H(?)),条纹畴结构消失,出现了类磁泡的结构。此外,随着NFO掺杂浓度的增加,共振频率可以从1.3 GHz增大到2.3 GHz。(2)在FeNi薄膜中掺入浓度为24%的NFO,改变溅射角度研究条纹畴结构的转动各向异性。通过磁力显微镜测试,发现沿着难轴方向在外加磁场增加的过程中,条纹方向发生转动,这证明了转动各向异性的存在。然后根据转角度铁磁共振测试,得到面内有效场和转动各向异性场的大小。随着溅射角度的增加,转动各向异性场从305 Oe增大到468 Oe,同时H(?)也在相应地增加。结果表明转动各向异性和垂直各向异性相关。(3)基于实验结果,我们给出有关条纹畴结构的能量公式,考虑到转动各向异性与垂直各向异性的相关性,能量公式中包括了塞曼能,单轴各向异性能,垂直各向异性能的第一项和第二项,交换能。数值模拟的结果表明转动各向异性与垂直各向异性是相关的。
【关键词】：条纹畴 垂直各向异性 转动各向异性
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM271
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 绪论8-20
• 1.1 转动各向异性的发现8-9
• 1.2 具有转动各向异性的材料的分类9-12
• 1.2.1 单层膜10-12
• 1.2.2 多层膜12
• 1.3 实验上影响出现条纹畴结构的因素12-14
• 1.4 转动各向异性的测试14-16
• 1.5 转动各向异性面临的问题16
• 1.6 本论文主要研究的内容16-18
• 参考文献18-20
• 第二章 薄膜的制备及测试20-30
• 2.1 薄膜样品的制备20-21
• 2.2 性能表征方法21-29
• 2.2.1 振动样品磁强计(VSM)21
• 2.2.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)21-22
• 2.2.3 X射线衍射(XRD)22-23
• 2.2.4 表面轮廓分析仪(台阶仪)23-24
• 2.2.5 矢量网络分析仪(VNA)24-25
• 2.2.6 磁力显微镜(MFM)25-26
• 2.2.7 铁磁共振(FMR)26-29
• 参考文献29-30
• 第三章 在FeNi中掺入不同浓度NiFe_2O_4(NFO)的磁畴结构和高频特性30-39
• 3.1 样品FeNi-NFO的制备30-31
• 3.2 FeNi-NFO薄膜的静态磁性31-32
• 3.3 不同掺杂浓度的NFO对磁畴结构的影响32-34
• 3.4 FeNi中含有不同浓度的NFO的高频磁性34-36
• 3.5 本章小结36-38
• 参考文献38-39
• 第四章 斜溅射对FeNi-24%NFO薄膜的转动各向异性的影响39-50
• 4.1 样品的制备40
• 4.2 FeNi-24%NFO薄膜的结构40-41
• 4.3 FeNi-24%NFO薄膜的静态磁性41-42
• 4.4 磁畴结构随着外磁场的变化42-44
• 4.5 薄膜的转动各向异性场和垂直各向异性的关系44-46
• 4.6 本章小结46-48
• 参考文献48-50
• 第五章 对转动各向异性微观机制的数值分析50-58
• 5.1 理论模型的构建50-54
• 5.2 Permalloy合金中多层膜结构对条纹畴结构的影响54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 参考文献57-58
• 第六章 总结及展望58-60
• 6.1 总结58-59
• 6.2 展望59-60
• 附录60-61
• 致谢61

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本文编号：1055849