納米級別磁性薄膜材料特性研究

黃 迪,田立強,張亞萍

（中國石油大學（華東）理學院,山東青島,266580）

納米級別磁性薄膜材料特性研究

黃 迪,田立強,張亞萍

（中國石油大學（華東）理學院,山東青島,266580）

隨著科學技術的不斷發展和社會文明程度的提高，先進的科學技術被廣泛應用到人們生活的各個領域，納米磁性薄膜憑借自身的特點和優勢推動著我國工業的發展，在極大程度上改善了人們的生活水平。

納米；磁性薄膜；材料；顆粒

所謂納米薄膜，就是指尺寸在納米量級的顆粒組成的薄膜，也可以說層厚度在納米量級的單層或者多層的薄膜，通常情況下，也可以將納米薄膜叫做納米級別顆粒薄膜或者納米級別多層薄膜。

1 納米級別磁性薄膜材料分類

按照納米級別磁性薄膜材料的功能特性可以將其分為三大類，即磁記錄材料、軟磁材料、微波吸收材料。

1.1 磁記錄材料

納米界別此行薄膜材料中的磁記錄材料在當今社會的發展中具有十分重要的作用，磁記錄材料的種類有很多種，主要包括垂直磁記錄材料、高密度磁記錄材料和巨磁電阻材料，由于巨磁電阻材料具有十分良好的磁特性，巨磁電阻材料被當做當今納米級別磁性薄膜材料研究的熱點。Fe Pt 納米級別粒子單層薄膜具有很高的矯頑力，這種納米粒子單層膜被作為高密度垂直磁記錄材料研究的重點內容，高密度垂直磁記錄材料的制備方法主要包括自組裝法、濺射等，但是研究顯示，采用濺射技術進行粒徑控制、薄膜厚度、排布的均勻性方面具有極大的局限性。

1.2 軟磁材料

在現代化的電子裝備中，為了盡可能的使得電子裝備更加輕巧，攜帶方便，相關研究人員一直致力于減少材料的體積，使得現代化的電力、電子設備朝著更加小型化、輕量化的方向發展，軟磁材料由于具備這些特性，被廣泛應用于各類電子設備和電子元器件中，使得電子設備節能性更強，靈敏性更高，這種利用軟磁材料制備出的電子設備能使人們的生活更加便捷，減少電子設備對環境造成的不利影響。軟磁材料主要包括純鐵、硅鋼、坡莫合金、仙臺合金等，近幾年來，在科學技術的影響下發展起來的非晶、軟磁材料和納米晶軟磁材料由于具有較高的飽和磁化強度、磁導率，并且具有矯頑力低、高頻損耗低的特點，這使軟磁材料具有良好的發展趨勢。

1.3 吸波材料

吸波材料的分類方法有很多，主要的分類方法有3類。按照吸波材料的損耗機理對其進行分類可以發現，吸波材料可以分為磁介質型和電解質介質型。鈦酸鋇之類的吸波材料屬于電介質型吸波材料，鈦酸鋇吸波材料的機理為介電極化弛豫損耗。磁介質磁波材料的磁損耗正切角較高，這種吸波材料主要包括有鐵氧體、多晶纖維和納米相材料等。磁性材料在吸波材料屬于最具有特色和發展潛力的納米級別磁性薄膜材料，高磁導率的金屬材料具有很高的電導率，在高頻情況下很容易產生大渦流，這就使得高磁導率金屬材料對電磁波強反射難以被吸收。在納米級別磁性薄膜材料涉及中，采用薄膜多層化涉及，可以使用絕緣介質層，使得高磁導率的金屬層間隔形成納米級別多層薄膜復合結構。

2 納米級別磁性薄膜材料的特性

2.1 納米級別磁性多層薄膜材料的特性

納米級別磁性多層薄膜材料結構實在合適的及片中，通過交替淀積納米級別磁性材料層和納米級別介質絕緣層相互結合構成的，通常情況下，納米級別磁性多層薄膜材料每層的厚度為幾納米到十幾納米，納米級別磁性多層薄膜材料的總層數可以達到幾百層，目前我國應用最多的介質絕緣層材料是二氧化硅，納米級別磁性薄膜材料由于具有自身獨特的特性，在許多方面都具有很大的用途。通常情況下以，納米級別磁性多層薄膜材料都是以鐵磁材料為基礎材料的，納米級別磁性多層薄膜的特性主要表現如下：

（1）納米級別磁性多層薄膜的磁感應強度飽和度較高，磁導率較高，頻率較高。（2）納米級別磁性多層薄膜材料具有巨磁電阻效應。

2.2 納米級別磁性顆粒薄膜結構

納米級別磁性顆粒薄膜結構是在絕緣的金屬氧化物相基體中均勻分散著粒徑為數nm的磁性超細顆粒材料。納米級別磁性顆粒薄膜結構在磁性相的周圍被絕緣氧時，仍然能夠達到只有數奧斯特的低矯頑力。例如，Fe-B合金靶在N2中濺射的時候，得到的顆粒薄膜呈現出高電阻率的現象，出現這一現象的主要原因是α-Fe微粒的周圍被絕緣體包圍著。Fe微粒沒有呈現出超順磁性，而表現出軟磁性特征，出現這一現象的原因是部分Fe微粒呈現相互連接的狀態，或者是弱耦合所導致的。常用的納米級別磁性顆粒薄膜的基本特性主要表現如下：

（1）納米級別磁性顆粒薄膜材料具有超軟性

隨著納米級別磁性薄膜材料的不斷發展和相關制備技術的革新，納米級別磁性顆粒薄膜材料是為了適應平面型電感器、變壓器等設備集成型磁性器件逐漸發展起來的。通常情況下，應用較多的超軟磁納米級別磁性顆粒薄膜材料有很多種系，在2GHz的頻率下，納米級別磁性顆粒薄膜材料的磁導率可以達到140。

（2）納米級別磁性顆粒薄膜材料具有巨磁電阻效應

目前已經研制出的具有巨磁電阻效應的納米級別磁性顆粒薄膜材料有Co-Ag，Fe-Cu，Co-Cu等系列，通常情況下，具有鐵磁性的金屬在復合膜中只占有25%以下的體積分數，納米級別磁性顆粒薄膜材料的顆粒尺寸是納米量級，在低溫情況下納米級別磁性顆粒薄膜的體積分數高達50%，Co-Ag顆粒薄膜，在高溫的情況下，體積分數也能達到16%。

總結：現代工業和設備多用到先進的科學技術，納米級別磁性薄膜材料植被技術屬于先進的科學技術，納米級別磁性薄膜材料由于自身具有光、電、磁等特性，被廣泛應用到工業生產的各個領域，在極大程度上促進了我國工業的發展，實現了社會文明程度的提高。

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Study on the properties of nano magnetic thin film materials

Huang Di,Tian Liqiang,Zhang Yaping
(China University of Petroleum (Hua Dong) Institute of science,Qingdao,Shandongm,266580)

With the continuous development of science and technology and the improvement of social civilization,advanced science and technology is widely used in various fields of people's life,nano magnetic thin film with its own characteristics and advantages to promote the development of China's industry,to a great extent,improve the living standards of people.

nano;magnetic thin film;material;particles