Синтез нанокристаллических пленок кобальта с высокой магнитной проницаемостью на СВЧ

Проведены технологические исследования, направленные на получение минимальной ширины линии ФМР ΔH нанокристаллических пленок кобальта при максимальном значении эффективной намагниченности насыщения M₀, а также на уменьшение степени магнитных неоднородностей по площади и по толщине образцов с целью достижения в них предельно высокой магнитной проницаемости μ в заданном диапазоне сверхвысоких частот. Измерение эффективной намагниченности насыщения, одноосной анизотропии, коэрцитивной силы и других характеристик локальных участков пленок проводились на сканирующем спектрометре ферромагнитного резонанса в дециметровом диапазоне длин волн. В результате разработана технология химического осаждения пленок с высокой μ [1,2], которые могут использоваться в конструкциях различных управляемых СВЧ-устройств: в перестраиваемых режекторных и полосно-пропускающих фильтрах, фазовых манипуляторах, магнитных антеннах.

Впервые показано, что высокочастотные свойства химически осажденных "рентгено-аморфных" пленок можно существенно улучшить, если при их получении предварительно на подслой палладия осадить буферный немагнитный, но аморфный слой определенной толщины. В качестве буферного слоя может использоваться пленка Ni-P, получаемая также химическим осаждением, но с содержанием фосфора в ней более 7%, когда она становится немагнитной. На рисунке показаны зависимости ширины линии ФМР и эффективной намагниченности насыщения, снятые от толщины немагнитной прослойки δ при фиксированной толщине магнитной пленки d и наоборот.

Рис. 1.

Разработанная технология позволяет значительно увеличить сверхвысокочастотную магнитную проницаемость образцов за счет уменьшения ширины линии ферромагнитного резонанса и увеличения эффективной намагниченности насыщения. При этом для получения максимального эффекта толщина немагнитной прослойки должна быть не менее 20-30 nm. Оптимальная толщина пленок кобальта в этой технологии, обеспечивающая минимальную ширину линии ФМР, а значит и максимальную магнитную проницаемость образца в дециметровом диапазоне длин волн, попадает в сравнительно широкий интервал ~20-60 nm. Уменьшение магнитной проницаемости с ростом толщины пленки Co связано с проявлением скин-эффекта, поэтому при синтезе образцов на более низкие частоты оптимальная толщина пленки должна увеличиваться пропорционально ~(f )^–0.5.

1. Кипарисов С.Я., Беляев Б.А. Способ получения аморфных магнитных пленок Co-P. Патент РФ № 2306367. БИ № 26, 2007.
2. Беляев Б.А., Изотов А.В., Кипарисов С.Я., Скоморохов Г.В. Синтез и исследование магнитных характери-стик нанокристаллических пленок кобальта. // ФТТ. – 2008. – Т. 50. – Вып. 4. – С. 650-656.

Лаборатория Электродинамики и СВЧ Электроники