BaM铁氧体薄膜的制备及性能研究.pdf

六角钡铁氧体()由于具有大的单轴各向异性、大的电阻率及高的磁导率而被广泛应用于如环形器等微波器件中。为了将铁氧体微波器件集成在微波电路中，必须制备高性能的微波铁氧体薄膜或厚膜。本文采用射频磁控溅射方法制备铁氧体薄膜，主要研究了溅射工艺条件及退火工艺条件对铁氧体薄膜微结构、磁性能的影响。由于环形器等微波器件对铁氧体薄膜厚度有一定的要求，通常需制备厚度至少μ的铁氧体薄膜才能满足环形器的设计要求，为此本论文分别以铝()、氧化镁()、和为缓冲层制备了厚度为μ的三类钡铁氧体多层膜。主要研究了缓冲层对多层膜的微结构及磁性能的影响，最后研究了退火时间对多层膜磁性能的影响。通过系统研究，得到以下重要结果：当基底温度为℃时，薄膜具有明显的()择优取向，轴垂直于膜面。薄膜的剩磁比可达，矫顽力可达，同时薄膜具有较大的饱和磁化强度。随溅射气氛中氧氩比的增大，薄膜的面外矫顽力和剩磁比均先增大再降低。在氧氩比为时，薄膜具有明显的()择优取向，轴垂直于膜面，此时薄膜的面外矩形比和矫顽力分别达到和。随着溅射功率的增大，薄膜的面外矫顽力和剩磁比均先增大再降低。当溅射功率为时，薄膜具有明显的()择优取向，此时薄膜的矩形比和矫顽力分别达到和。小功率条件下溅射得到的薄膜的表面质量比较好，晶粒细小且分布致密均匀。功率增大，薄膜表面微锥状晶粒粒度增大，而且表面起伏也比较大，分布也不够均匀，粗糙度增加。研究表明，缓冲层可提高钡铁氧体薄膜的()择优取向，提高多层膜的矫顽力和矩形比。相对于属铝和氧化镁缓冲层，缓冲层对多层膜的磁性能影响最大，对于自缓冲层多层膜，薄膜的厚度最高可达μ，矩形比和矫顽力分别达到和。自缓冲多层膜在℃退火处理，随退火时间的增加，薄膜的矩形比和矫顽力均逐渐减少。