4.2  Nd掺杂对CoZr薄膜磁性的影响 18

结  论 19

致  谢 20

参 考 文 献 21

1  绪论

1.1  软磁材料研究进展

在磁性材料中，软磁材料是应用广泛且种类最多的一种。所谓软磁材料，是指一类能够在相对较低的外磁场作用下达到较高的磁感应强度的一种磁性材料。通常应用中对软磁材料的要求是具有高的磁导率、磁化强度和低的矫顽力以及损耗[1]。

虽然金属材料饱和磁化强度较高，但是在高频段情况下(大于50 kHz时)，金属磁性材料由于电阻率较低会产生很大的涡流损耗，导致其适用性降低。40年代开始，软磁铁氧体由实验室走向工业生产，50年代至90年代，铁氧体成为高频软磁材料应用的核心。90年代后，非晶与纳米微晶金属软磁材料逐步出现。以金属软磁纳米材料为例，在软磁性能上它优于铁氧体，并且由于其厚度远小于电磁波在金属材料中的趋肤深度，从而抑制了金属的高电导率带来的涡流损耗，因此更适合高频应用。近来，纳米软磁薄膜材料的高频性质受到广泛关注。研究结果表明，大多数软磁薄膜相对于具有相同成份的颗粒或者块体材料显示了更优秀的高频性能，可以适用于更高的工作频率。因此，软磁薄膜成为高频磁性材料的研究热点[2]。

1.2  磁性材料性质

1.2.1  磁各向异性

在铁磁材料中，由于不同的晶轴方向上自发磁化的内能大小不同，当不存在外磁场作用时，材料自发磁化将沿内能最小的晶轴方向进行。在实验上就表现为磁性材料在这些方向容易被磁化而在另一些方向则较难被磁化。通常这一方向被称为易磁化方向(易轴)，而相应内能最大的方向被称为难磁化方向(难轴)。这种现象就是所谓的磁各向异性[3]。存在各向异性的铁磁材料的磁滞回线形状在不同的方向也是不一样的。磁各向异性是影响磁性材料高频性能一个重要的因素，因此成为磁性材料研究中被关注的热点。研究并且表征材料的磁各向异性是非常重要的[4]。

1.2.2  饱和磁化强度

    不管是软磁材料还是硬磁材料，饱和磁化强度都是评判其性能好坏的重要的指标。永磁材料中饱和磁化强度越高越好，单质材料中铁的饱和磁化强度最高，达到了JS=2.15 T，合金材料中属Fe-Co合金的饱和磁化强度最高达到了2.43 T，因而大多数的永磁材料中都含有铁元素。饱和磁化强度Ms是磁性材料的内禀特牲，只与组成材料的磁性原子数、温度及原子磁矩有关，只与材料的成分有关，而与材料的晶体结构无关[5]。论文网

1.2.3  矫顽力

    矫顽力是指当铁磁性材料被外磁场磁化达到饱和磁化强度以后，再使铁磁性材料的磁感应强度或者磁化强度降低到零的反向磁场的临界值，分别称作磁感矫顽力Hcb和内禀矫顽力Hci。矫顽力的大小与磁体从剩余磁化强度到磁化强度为零的反磁化过程的难易度有关。不同的永磁材料的矫顽力的形成机制也不相同，但一般可分为三种情况：钉扎场引起的矫顽力、反磁畴引起的矫顽力以及磁化反转引起的矫顽力。

1.3  磁性薄膜高频磁导率理论

    对应用于高频领域的软磁薄膜来说，研究磁导率随频率的变化即高频响应特性是其应用的基础。磁导率是描述磁体在外部磁场作用下材料内部磁响应的灵敏度。在弱交变磁场作用下，铁磁性材料内的磁感应强度和磁场强度都随时间而变化，它们之间不但有振幅的大小关系，相位也不一样，它们的比值称为复数磁导率，是表征铁磁性物质动态磁特性的一个物理量。复数磁导率的实部和铁磁体内的储能密度有关，对于通常的高频软磁材料，它是研究和关注的重点，而磁导率的虚部则和磁能损耗功率有关，对应用于电磁噪声抑制和电磁屏蔽的铁磁材料，它的特性是关心的重点。如何拓宽薄膜的频率特性使其向高频段发展，如何理解