光学专业优秀论文光学专业优秀论文 巨磁阻抗薄膜材料的制备新方法与检测系统的巨磁阻抗薄膜材料的制备新方法与检测系统的设计设计关键词：巨磁阻抗薄膜材料关键词：巨磁阻抗薄膜材料 真空蒸镀真空蒸镀 FeSiBFeSiB 巨磁阻抗效应巨磁阻抗效应 磁阻抗测量仪磁阻抗测量仪摘要：巨磁阻抗(Giant Magneto-impedance，GMI)效应即材料交流阻抗随外加 磁场变化可显著改变的物理效应。利用巨磁阻抗效应制作的磁传感器在工程控 制方面拥有广阔的应用前景。薄膜 GMI 传感器适合半导体电路的集成并可批量 生产，能大大降低生产成本，因此研究软磁薄膜材料中的巨磁阻抗效应具有重 要的价值。本文主要做了两方面的工作，一是采用新方法制备了巨磁阻抗薄膜 并证明其可行性，二是设计制作了一套简易的巨磁阻抗效应检测系统。这两方 面都是从经济实用的角度出发，目的是为了尽量降低成本。 目前，在制备具 有巨磁阻抗效应的单层和多层膜的方法中皆用磁控溅射法，还未有文献提及过 利用真空蒸镀法制备的实用有效的方法。但是磁溅射镀膜机价格昂贵，所以很 难普及。真空蒸镀镀膜机价格相对低很多，所以利用真空蒸镀法制备巨磁阻抗 薄膜，可使这类膜的生产成本大幅度降低。本文提出了利用真空蒸镀法制备具 有巨磁阻抗效应的 FeSiB 薄膜的实用可行方法，克服了目前利用蒸镀法制备该 类薄膜普遍存在的成分比例难以控制，膜层附着力弱、致密性和均匀性差等缺 点。首先，采用真空蒸镀法，解决了成膜不牢固的问题，在玻璃基片上制备了 具有巨磁阻抗效应的单层膜。经过改变驱动电流方向和外磁场方向，得到了四 种测量巨磁阻抗效应的方式。但是只有当外加磁场和单轴磁各向异性方向垂直 时才有巨磁阻抗效应出现。比较制备得到的磁各向同性和磁各向异性薄膜的纵 向和横向的巨磁阻抗效应，说明了各向异性在巨磁阻抗效应中的重要性及本实 验采用加恒定磁场的方法产生各向异性的可行性。证明了用真空蒸镀法能够制 备巨磁阻抗薄膜材料。其次，利用真空蒸镀的方法制备了 FeSiB/Cu/FeSiB 多层 膜，检测其巨磁阻抗效应，给出相应测量结果。并讨论了夹心膜导电层的厚度 对巨磁阻抗效应的影响。最后，提出一种蒸镀合金材料的新方法，即根据合金 各成分熔沸点的不同，事先调整合金比例，使成膜后达到理想效果。给出 FeSiB 合金的三种调整比例及成膜后的成分比例，并对按三种不同比例制备的 FeSiB/Cu/FeSiB 多层膜检测其巨磁阻抗效应，证明了新方法的可行性。 与 此同时，针对美国 Agilent 公司生产的磁阻抗测量仪价格非常昂贵，我们重新 设计、改进和制作了一套基于电脑和信号发生器，稳定可靠，并能够实时显示 的 GMI 测量系统。该系统能直接描绘出 GMI 比随外加磁场的变化情况。本文重 点介绍改进测试的过程、原理以及参数选择的问题、操作过程和可靠性的分析。 测试结果表明，该系统稳定可靠，实现了实时显示，且价格实惠，已经基本满 足测定各类巨磁阻抗材料的要求。尤其适合学生实验。正文内容正文内容巨磁阻抗(Giant Magneto-impedance，GMI)效应即材料交流阻抗随外加磁 场变化可显著改变的物理效应。利用巨磁阻抗效应制作的磁传感器在工程控制 方面拥有广阔的应用前景。薄膜 GMI 传感器适合半导体电路的集成并可批量生 产，能大大降低生产成本，因此研究软磁薄膜材料中的巨磁阻抗效应具有重要 的价值。本文主要做了两方面的工作，一是采用新方法制备了巨磁阻抗薄膜并 证明其可行性，二是设计制作了一套简易的巨磁阻抗效应检测系统。这两方面 都是从经济实用的角度出发，目的是为了尽量降低成本。 目前，在制备具有 巨磁阻抗效应的单层和多层膜的方法中皆用磁控溅射法，还未有文献提及过利 用真空蒸镀法制备的实用有效的方法。但是磁溅射镀膜机价格昂贵，所以很难 普及。真空蒸镀镀膜机价格相对低很多，所以利用真空蒸镀法制备巨磁阻抗薄 膜，可使这类膜的生产成本大幅度降低。本文提出了利用真空蒸镀法制备具有 巨磁阻抗效应的 FeSiB 薄膜的实用可行方法，克服了目前利用蒸镀法制备该类 薄膜普遍存在的成分比例难以控制，膜层附着力弱、致密性和均匀性差等缺点。 首先，采用真空蒸镀法，解决了成膜不牢固的问题，在玻璃基片上制备了具有 巨磁阻抗效应的单层膜。经过改变驱动电流方向和外磁场方向，得到了四种测 量巨磁阻抗效应的方式。但是只有当外加磁场和单轴磁各向异性方向垂直时才 有巨磁阻抗效应出现。比较制备得到的磁各向同性和磁各向异性薄膜的纵向和 横向的巨磁阻抗效应，说明了各向异性在巨磁阻抗效应中的重要性及本实验采 用加恒定磁场的方法产生各向异性的可行性。证明了用真空蒸镀法能够制备巨 磁阻抗薄膜材料。其次，利用真空蒸镀的方法制备了 FeSiB/Cu/FeSiB 多层膜， 检测其巨磁阻抗效应，给出相应测量结果。并讨论了夹心膜导电层的厚度对巨 磁阻抗效应的影响。最后，提出一种蒸镀合金材料的新方法，即根据合金各成 分熔沸点的不同，事先调整合金比例，使成膜后达到理想效果。给出 FeSiB 合 金的三种调整比例及成膜后的成分比例，并对按三种不同比例制备的 FeSiB/Cu/FeSiB 多层膜检测其巨磁阻抗效应，证明了新方法的可行性。 与 此同时，针对美国 Agilent 公司生产的磁阻抗测量仪价格非常昂贵，我们重新 设计、改进和制作了一套基于电脑和信号发生器，稳定可靠，并能够实时显示 的 GMI 测量系统。该系统能直接描绘出 GMI 比随外加磁场的变化情况。本文重 点介绍改进测试的过程、原理以及参数选择的问题、操作过程和可靠性的分析。 测试结果表明，该系统稳定可靠，实现了实时显示，且价格实惠，已经基本满 足测定各类巨磁阻抗材料的要求。尤其适合学生实验。 巨磁阻抗(Giant Magneto-impedance，GMI)效应即材料交流阻抗随外加磁场变 化可显著改变的物理效应。利用巨磁阻抗效应制作的磁传感器在工程控制方面 拥有广阔的应用前景。薄膜 GMI 传感器适合半导体电路的集成并可批量生产， 能大大降低生产成本，因此研究软磁薄膜材料中的巨磁阻抗效应具有重要的价 值。本文主要做了两方面的工作，一是采用新方法制备了巨磁阻抗薄膜并证明 其可行性，二是设计制作了一套简易的巨磁阻抗效应检测系统。这两方面都是 从经济实用的角度出发，目的是为了尽量降低成本。 目前，在制备具有巨磁 阻抗效应的单层和多层膜的方法中皆用磁控溅射法，还未有文献提及过利用真 空蒸镀法制备的实用有效的方法。但是磁溅射镀膜机价格昂贵，所以很难普及。 真空蒸镀镀膜机价格相对低很多，所以利用真空蒸镀法制备巨磁阻抗薄膜，可 使这类膜的生产成本大幅度降低。本文提出了利用真空蒸镀法制备具有巨磁阻抗效应的 FeSiB 薄膜的实用可行方法，克服了目前利用蒸镀法制备该类薄膜普 遍存在的成分比例难以控制，膜层附着力弱、致密性和均匀性差等缺点。首先， 采用真空蒸镀法，解决了成膜不牢固的问题，在玻璃基片上制备了具有巨磁阻 抗效应的单层膜。经过改变驱动电流方向和外磁场方向，得到了四种测量巨磁 阻抗效应的方式。但是只有当外加磁场和单轴磁各向异性方向垂直时才有巨磁 阻抗效应出现。比较制备得到的磁各向同性和磁各向异性薄膜的纵向和横向的 巨磁阻抗效应，说明了各向异性在巨磁阻抗效应中的重要性及本实验采用加恒 定磁场的方法产生各向异性的可行性。证明了用真空蒸镀法能够制备巨磁阻抗 薄膜材料。其次，利用真空蒸镀的方法制备了 FeSiB/Cu/FeSiB 多层膜，检测其 巨磁阻抗效应，给出相应测量结果。并讨论了夹心膜导电层的厚度对巨磁阻抗 效应的影响。最后，提出一种蒸镀合金材料的新方法，即根据合金各成分熔沸 点的不同，事先调整合金比例，使成膜后达到理想效果。给出 FeSiB 合金的三 种调整比例及成膜后的成分比例，并对按三种不同比例制备的 FeSiB/Cu/FeSiB 多层膜检测其巨磁阻抗效应，证明了新方法的可行性。 与此同时，针对美国 Agilent 公司生产的磁阻抗测量仪价格非常昂贵，我们重新设计、改进和制作 了一套基于电脑和信号发生器，稳定可靠，并能够实时显示的 GMI 测量系统。 该系统能直接描绘出 GMI 比随外加磁场的变化情况。本文重点介绍改进测试的 过程、原理以及参数选择的问题、操作过程和可靠性的分析。测试结果表明， 该系统稳定可靠，实现了实时显示，且价格实惠，已经基本满足测定各类巨磁 阻抗材料的要求。尤其适合学生实验。 巨磁阻抗(Giant Magneto-impedance，GMI)效应即材料交流阻抗随外加磁场变 化可显著改变的物理效应。利用巨磁阻抗效应制作的磁传感器在工程控制方面 拥有广阔的应用前景。薄膜 GMI 传感器适合半导体电路的集成并可批量生产， 能大大降低生产成本，因此研究软磁薄膜材料中的巨磁阻抗效应具有重要的价 值。本文主要做了两方面的工作，一是采用新方法制备了巨磁阻抗薄膜并证明 其可行性，二是设计制作了一套简易的巨磁阻抗效应检测系统。这两方面都是 从经济实用的角度出发，目的是为了尽量降低成本。 目前，在制备具有巨磁 阻抗效应的单层和多层膜的方法中皆用磁控溅射法，还未有文献提及过利用真 空蒸镀法制备的实用有效的方法。但是磁溅射镀膜机价格昂贵，所以很难普及。 真空蒸镀镀膜机价格相对低很多，所以利用真空蒸镀法制备巨磁阻抗薄膜，可 使这类膜的生产成本大幅度降低。本文提出了利用真空蒸镀法制备具有巨磁阻 抗效应的 FeSiB 薄膜的实用可行方法，克服了目前利用蒸镀法制备该类薄膜普 遍存在的成分比例难以控制，膜层附着力弱、致密性和均匀性差等缺点。首先， 采用真空蒸镀法，解决了成膜不牢固的问题，在玻璃基片上制备了具有巨磁阻 抗效应的单层膜。经过改变驱动电流方向和外磁场方向，得到了四种测量巨磁 阻抗效应的方式。但是只有当外加磁场和单轴磁各向异性方向垂直时才有巨磁 阻抗效应出现。比较制备得到的磁各向同性和磁各向异性薄膜的纵向和横向的 巨磁阻抗效应，说明了各向异性在巨磁阻抗效应中的重要性及本实验采用加恒 定磁场的方法产生各向异性的可行性。证明了用真空蒸镀法能够制备巨磁阻抗 薄膜材料。其次，利用真空蒸镀的方法制备了 FeSiB/Cu/FeSiB 多层膜，检测其 巨磁阻抗效应，给出相应测量结果。并讨论了夹心膜导电层的厚度对巨磁阻抗 效应的影响。最后，提出一种蒸镀合金材料的新方法，即根据合金各成分熔沸 点的不同，事先调整合金比例，使成膜后达到理想效果。给出 FeSiB 合金的三 种调整比例及成膜后的成分比例，并对按三种不同比例制备的 FeSiB/Cu/FeSiB多层膜检测其巨磁阻抗效应，证明了新方法的可行性。 与此同时，针对美国 Agilent 公司生产的磁阻抗测量仪价格非常昂贵，我们重新设计、改进和制作 了一套基于电脑和信号发生器，稳定可靠，并能够实时显示的 GMI 测量系统。 该系统能直接描绘出 GMI 比随外加磁场的变化情况。本文重点介绍改进测试的 过程、原理以及参数选择的问题、操作过程和可靠性的分析。测试结果表明， 该系统稳定可靠，实现了实时显示，且价格实惠，已经基本满足测定各类巨磁 阻抗材料的要求。尤其适合学生实验。 巨磁阻抗(Giant Magneto-impedance，GMI)效应即材料交流阻抗随外加磁场变 化可显著改变的物理效应。利用巨磁阻抗效应制作的磁传感器在工程控制方面 拥有广阔的应用前景。薄膜 GMI 传感器适合半导体电路的集成并可批量生产， 能大大降低生产成本，因此研究软磁薄膜材料中的巨磁阻抗效应具有重要的价 值。本文主要做了两方面的工作，一是采用新方法制备了巨磁阻抗薄膜并证明 其可行性，二是设计制作了一套简易的巨磁阻抗效应检测系统。这两方面都是 从经济实用的角度出发，目的是为了尽量降低成本。 目前，在制备具有巨磁 阻抗效应的单层和多层膜的方法中皆用磁控溅射法，还未有文献提及过利用真 空蒸镀法制备的实用有效的方法。但是磁溅射镀膜机价格昂贵，所以很难普及。 真空蒸镀镀膜机价格相对低很多