纳米交换耦合高灵敏度磁致伸缩薄膜材料的研究

论文摘要

为了提高TbFe 薄膜的低场磁致伸缩性能,本文基于磁致伸缩相与软磁相交换耦合的思想,采用直流磁控溅射方法制备TbFe2/α-Fe 纳米晶交换耦合磁致伸缩薄膜和TbFe2/Fe 多层膜,系统研究了热处理对TbFe2/α-Fe 薄膜和TbFe2/Fe多层膜微结构及磁性能的影响。研究结果表明:当热处理温度大于400℃时,薄膜中有很强的LavesTbFe2磁致伸缩相和α-Fe软磁相峰析出,随着热处理温度升高以及热处理时间的增加,LavesTbFe2 磁致伸缩相和α-Fe 软磁相得晶粒尺寸均增大,但都在30nm 范围内。热处理可以显著降低TbFe 薄膜的面内矫顽力,提高面内饱和磁化强度,改善薄膜的面内软磁性能,提高薄膜的低场磁致伸缩系数;在热处理温度为550℃热处理60分钟的TbFe薄膜,在外加磁场200Oe时,磁致伸缩系数最大达到186ppm,灵敏度为0.93ppm/Oe。磁力显微镜（MFM）分析发现:制备态TbFe 薄膜为迷宫畴,具有很强的垂直各向异性能。在热处理温度小于350℃时,观察不到明显的磁畴结构,表明TbFe 薄膜易磁化方向由垂直转向面内,垂直各向异性降低;随着热处理温度的继续升高,迷宫畴重新出现,垂直各向异性增大。与TbFe 磁致伸缩单层膜相比,TbFe2/Fe 交换耦合磁致伸缩多层膜可以明显改善薄膜的面内软磁性能,从而提高薄膜的低场磁致伸缩性能;在磁场400Oe下,制备的[TbFe2（4.5nm）/Fe（6.5nm）]60 多层膜,磁致伸缩系数达到350ppm,灵敏度为0.875ppm/Oe。适当的热处理能进一步提高TbFe2/Fe 多层膜的低场灵敏度。TbFe2薄膜的起始晶化温度为327℃,晶化温度为372℃;TbFe2/Fe 磁致伸缩多层膜的最佳热处理温度为350℃,在此热处理温度下热处理60min,在磁场为400Oe 下磁致伸缩系数由制备态的350ppm 提高到热处理后的446ppm,灵敏度由0.875ppm/Oe 升

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 磁致伸缩薄膜材料研究意义
• 1.2 磁致伸缩薄膜材料的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 未来发展趋势
• 1.3 高灵敏度磁致伸缩交换耦合的理论依据
• 1.3.1 交换耦合及条件
• 1.3.2 高灵敏度交换耦合磁致伸缩薄膜的理论基础
• 1.4 选题依据
• 第二章 磁致伸缩理论和磁致伸缩系数测试原理
• 2.1 磁致伸缩理论
• 2.1.1 超磁致伸缩的机制
• 2.1.2 磁致伸缩的唯象理论
• 2.2 磁致伸缩系数的测试
• 2.2.1 磁致伸缩系数计算公式的理论推导
• 2.2.2 激光光杠杆放大法原理
• 2/α-Fe 薄膜的制备'>第三章 纳米晶交换耦合TbFe₂/α-Fe 薄膜的制备
• 3.1 TbFe 薄膜制备工艺
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 热处理温度对薄膜磁致伸缩性能的影响
• 3.2.2 热处理时间对薄膜磁致伸缩性能的影响
• 3.3 小结
• 2/Fe 多层膜的制备及性能研究'>第四章 TbFe₂/Fe 多层膜的制备及性能研究
• 2/Fe 多层膜的制备'>4.1 TbFe₂/Fe 多层膜的制备
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 多层薄膜参数对薄膜磁致伸缩性能的影响
• 2（4.511m）/Fe（6.511m）]60 多层膜磁致伸缩性能的影'>4.2.2 热处理对[TbFe₂（4.511m）/Fe（6.511m）]60 多层膜磁致伸缩性能的影
• 4.3 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢