柔性FeCoSiB非晶磁彈性薄膜應力阻抗效應研究.pdf

1、FeCoSiB薄膜具有優(yōu)良的磁彈性能及應力阻抗效應(SI)，利用SI效應可制備應力傳感器，而將FeCoSiB薄膜沉積在柔性基底制備的傳感器可以廣泛應用于異形表面等特殊形狀物體的應力監(jiān)測與控制。本文針對FeCoSiB薄膜材料的應力阻抗效應，理論上從微磁學出發(fā)，建立FeCoSiB/金屬/FeCoSiB三層膜的微磁學模型，通過聯(lián)立求解LLG方程和Maxwell方程，推導出應力作用下FeCoSiB薄膜有效磁導率，得到FeCoSiB/金屬/FeC

2、oSiB的應力阻抗效應。利用該模型研究了磁性層和導電層厚度、導電層電導率、磁性薄膜飽和磁化強度、測試頻率等對三層膜應力阻抗性能的影響；實驗上采用DC磁控濺射法在柔性基底上制備FeCoSiB單層和FeCoSiB/Cu/FeCoSiB多層薄膜，研究了工藝條件對薄膜應力阻抗效應的影響。
　　理論計算結(jié)果表明，隨著磁性層厚度、磁性層sM及金屬電導率的增大，多層膜的應力阻抗效應逐漸增大。因此，要獲得明顯的應力阻抗效應，可以通過增大多層膜磁性

3、層的厚度，提高薄膜的飽和磁化強度sM，中間層使用電導率高的材料等途徑。同時測試頻率對應力阻抗效應影響顯著，應力阻抗效應隨測試頻率的增大而先增加后降低。
　　實驗研究結(jié)果表明，濺射氣壓對FeCoSiB單層薄膜的成分和應力阻抗效應影響很大，1.5Pa可以得到最大的SI效應，在測試頻率為25MHz時，最大SI值可達7.6％；濺射過程中較強的橫向偏置磁場可形成較強的感生磁各向異性，從而顯著提高薄膜的應力阻抗效應。在25MHz測試頻率下，弱

4、偏置磁場（65 Oe）的柔性FeCoSiB單層薄膜的SI值達4.0%，而強偏置磁場（1000 Oe）時的SI值可達7.6%。對于柔性FeCoSiB/Cu/FeCoSiB三層膜，弱偏置磁場（65 Oe）的非晶FeCoSiB/Cu/FeCoSiB多層薄膜的SI值達1.75%，而強偏置磁場（1000 Oe）時的SI值可達6.61%。磁性層和導電層厚度對SI效應有較大影響。FeCoSiB層厚度保持 m2，當 Cu層厚度為m?0.1時，最大應力阻