自旋转矩纳米振荡器的研究进展

自旋转矩纳米振荡器(STNO)是利用自旋极化电流引起多层磁性纳米结构中的自由磁性层的磁矩进动,并结合磁电阻效应而得到微波输出的一种新型微波振荡器,它具有体积小,振荡频率可电流调控,品质因素高和低功耗等优点.本文介绍了STNO的工作原理,综述了STNO的国内外研究现状和发展趋势,并展望其应用前景.     

基于柔性衬底的磁声表面波谐振器

针对在柔性衬底上制备非晶软磁薄膜的技术难题,该文研究并制作了一种基于柔性聚酰亚胺(PI)衬底的磁声表面波(MSAW)谐振器。通过在柔性PI衬底上溅射沉积了非晶FeCoSiB磁致伸缩薄膜和ScAlN压电薄膜,光刻制备了叉指电极,并形成IDT/ScAlN/FeCoSiB/PI层状结构,成功获得了柔性MSAW谐振器。采用X线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析了薄膜的结构和表面形貌及利用振动样品磁强计(VSM)和短路微带线法测试了FeCoSiB薄膜的静态磁性和高频磁谱特性,最后在探针台上利用矢量网络分析仪对器件进行测试,并与COMSOL仿真结果进行对比。实验结果表明,该MSAW器件有两个谐振峰,其中瑞利波出现在28.32 MHz,兰姆波出现在93.69 MHz。     

基于磁致伸缩多层膜的磁声表面波传感器

研究了一种基于FeCoSiB/SiO_2多层膜的磁声表面波(MSAW)传感器,其中FeCoSiB/SiO_2多层膜制备在石英声表面波(SAW)谐振器上。在外加磁场发生变化时,FeCoSiB/SiO_2多层膜通过巨杨氏模量效应影响压电衬底表层的相速度,进而改变SAW的谐振频率。通过设计和优化磁致伸缩多薄膜的结构和软磁性能,不仅获得磁致伸缩层总厚度与谐振器品质因数的关系,而且成功使磁敏传感器的灵敏度(Δf/H,即施加单位磁场时的谐振频率的变化量)提升了2个数量级,达到419 Hz/μT。在此基础下,探讨了Δf-H曲线在难、易轴方向表现出蝴蝶型和回线型特性的机理。由于该传感器具有很高的磁场灵敏度和良好的方向选择性,在微弱磁场(如地磁场)检测领域将具有极高的实用价值。     

晶格失配应力对单晶(BiTm)_3(GaFe)_5O_(12)膜磁畴结构的影响

利用液相外延工艺在钆镓石榴石衬底上制得了单晶(BiTm)_3(GaFe)_5O_(12)膜,研究了晶格失配应力对其磁畴结构的影响.研究发现,生长速率越快,膜的晶格常数越大;晶格失配应力可以在一定范围内调整膜的垂直各向异性;随着晶格失配应力由较大张应力逐渐转变为较大压应力,磁畴形状先由磁泡畴转变成迷宫畴,然后转变为过渡态部分弯曲的条状畴,最终转变为整齐排列的条状畴;失配应力同时对畴宽也有影响,膜受到的失配应力越大,畴宽越大.这一实验研究对基于控制晶格失配应力来调控单晶膜的各向异性和磁畴结构有指导意义.     

复合添加合金元素对纳米双相Nd2Fe14B/α-Fe永磁体微观结构和磁性能的影响

采用正交实验法系统地研究了复合添加合金元素Ga ,Nb ,Zr,Hf和Pr对纳米双相Nd9-xPrxFe86 .5-y -z -m -nGayNbzZrmHfnB4 .5(x =0 ,2 2 5 ;y ,z ,m ,n =0 .5 ,1.0 )快淬带微观结构和磁性能的影响。结果表明 :复合添加合金元素可以大大地降低Nd2 Fe1 4B和α Fe相的晶粒尺寸 ,并促使快淬带在低辊速下非晶化 ;在退火后样品带中 ,没有发现晶粒的不均匀长大 ,但大量添加合金元素会导致晶粒形貌不够理想。另一方面 ,由于各元素间的交互作用 ,复合添加合金元素使磁性能的变化规律非常复杂。实验发现 ,当Nb的含量为 0 .5 %时 ,增加Pr和Ga的添加量并降低Zr和Hf的添加量可以明显地改善磁性能。成分为Nd2 .2 5Pr6 .75Fe84 .5Ga1 .5Nb0 .5B4 .5的合金 ,在 15m·s- 1 辊速下获得的最佳磁性能为Jr=1.0 5 3T ,iHc=5 3 0 .9kA·m- 1 ,(BH) max=12 4kJ·m- 3。     

Flexible tuning microwave permeability spectrum in [ferromagnet/antiferromagnet]_n exchange-biased multilayer stack structure

NiFe/[IrMn/NiFe/IrMn] 5 /[NiFe/IrMn] 4 /NiFe structured exchange-biased multilayer films are designed and prepared by magnetron sputtering. The static and the microwave magnetic properties are systematically investigated. The results reveal that adding a partially pinned ferromagnetic layer can effectively broaden the ferromagnetic resonance linewidth toward the low frequency domain. Moreover, a wideband multi-peak permeability spectrum with a 3.1-GHz linewidth is obtained by overlapping the spectra of different partially pinned ferromagnetic layers and [antiferromagnet/ferromagnet/antiferromagnet] n stacks. Our results show that the linewidth of the sample can be feasibly tuned through controlling the proper exchange bias fields of different stacks. The designed multilayered thin films have potential application for a tunable wideband high frequency noise filter.     

基于ScAlN/FeGa结构的磁电声表面波谐振器

该文研究基于磁致伸缩FeGa合金衬底的磁电声表面波(SAW)谐振器。首先,在FeGa磁致伸缩衬底上溅射沉积了ScAlN压电薄膜,完成了单端口声表面波谐振器的制备;其次,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等手段对ScAlN薄膜进行结构分析;最后,采用矢量网络分析仪和微波探针台测试S参数和群时延。结果表明,ScAlN薄膜晶粒呈柱状生长且具有高度(002)取向,薄膜表面粗糙度在2.36nm左右;当ScAlN压电薄膜厚为0.7μm,波长为15.74μm时,SAW谐振器的谐振频率为218.75 MHz,相速度为3 443m/s,机电耦合系数为0.06%,与COMSOL仿真计算结果较吻合。     

智能雷达天线罩的研究发展

智能雷达天线罩可以有效地选择工作频率和微波性能。文中从结构研究和材料研究两个方面综述了智能雷达天线罩的发展,分析了各种智能雷达天线罩的优缺点和未来的发展趋势。