[发明专利]一种磁性纳米线阵列薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子功能材料技术领域，涉及磁性纳米线阵列薄膜及其制备方法

背景技术

尖晶石铁氧体材料具有良好的软磁和旋磁性能，在射频/微波非互易性器件方面存在着不可替代性。但其块材的应用频率较低，而且用铁氧体材料制成的隔离器、环形器体积大，主要是因为需要加偏置磁场以调节工作频率。

铁磁性纳米阵列由于其形状各向异性可以显著提高铁磁共振频率，在射频、微波非互易性器件、噪音抑制器等中有着巨大的潜在应用。目前研究最多的Ni，Fe，NiFe,CoFe纳米线通过电镀的方法生长于氧化铝空洞模板中，但测试表明由于较多的缺陷，甚至空洞，其铁磁共振线宽在2000-5000Oe之间【1】。以NiFe纳米线制作的隔离器实测结果：正向衰减为-0.8dB，而反向衰减仅为-3dB左右，隔离度远远不能满足实际器件要求【1】。以上NiFe纳米线可以经过氧化处理进一步制备出NiFe₂O₄纳米线阵列，但其缺陷密度依然很高。

近年来兴起的1-3维自组装生长的钙钛矿-尖晶石纳米双相薄膜，其特点是磁性尖晶石纳米柱均匀地镶嵌在压电钙钛矿基体中。这种自组装生长的薄膜主要采用脉冲激光溅射生长，有以下几个优点：首先，两相都是外延生长的，可以充分发挥材料的压电效应和磁致伸缩效应；其次，由于两相之间的原子尺度的结合，可以有效地降低界面损耗；第三，纳米柱受到基片的束缚很小。为了提高磁电耦合效应，目前选用最多的是大磁致伸缩材料CoFe₂O₄。如BaTiO₃-CoFe₂O₄和PbTiO₃-CoFe₂O₄等。但大的磁致伸缩同时会导致大的铁磁共振线宽，增加了器件的插入损耗，对射频和微波器件并不适用。另外，目前也有BiFeO₃-NiFe₂O₄自组装纳米复合薄膜的报道，主要是利用Bi的易挥发性，降低复合薄膜的制备温度，而且已有报道表明通过施加电场可以引起0.3GHz的铁磁共振频移【2】，但由于BiFeO₃和NiFe₂O₄；两相的晶格失配度超过5%，所以铁磁共振线宽在500-800Oe之间【3】，也不能满足实际器件的需要。

上述参考文献：

[1].R.L.Marson,B.K.Kuanra,et al.Nickel nanowires for planer microwave circuit applications and characterization J.Vac.Sci.Technol.B,25(6):2619-2623(2007)

[2].N.Benatmane,S.P.Crane,F.Zavaliche,et al.Voltage-dependent ferromagnetic resonance in epitaxial multiferroic nanocomposites.Appl Phys Letts,2010,96:082503

[3].S.P.Crane,C.Bihler,M.S.Brandt,et al.Tuning magnetic properties of magnetoelectric BaTiO3-CoFe2O4nanostructures.J.Magn Magn Mater,2009,321:5-9

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