Ferromagnetic Film − Substrate Decoupling for Sensor Applications
Ferromagnetic Film − Substrate Decoupling for Sensor Applications
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传感器应用的铁磁薄膜 â 基板去耦
DOI：
10.1002/adem.201700397
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发表时间：
2017
影响因子：
3.6
通讯作者：
S. Ulrich
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
S. Beirle;K. Seemann;H. Leiste;S. Ulrich
本研究提出了通过在基底和薄膜之间预沉积非铁磁缓冲层，将具有面内单轴各向异性的 Fe-Co-Hf-N 薄膜的铁磁特性与铁磁硬质合金 (WC-Co) 基底解耦。由于基底中含有铁磁Co，会产生磁耦合效应，抑制Fe32Co45Hf11N12薄膜在2.13GHz频率下的自然铁磁共振。在衬底和软铁磁薄膜之间沉积非铁磁、导电的TiN层或非铁磁、电绝缘的SiO2层显示出静态铁磁特性的解耦，从而可以形成面内单轴各向异性。关于作为高频传感器的应用，论文表明，与导电 TiN 相比，随着电绝缘 SiO2 缓冲层厚度的增加，谐振线的半峰全宽 (FWHM) 变得更加尖锐。该解释归因于导电材料中涡流的形成导致磁场扰乱磁矩的均匀进动。解耦薄膜系统的高频特性对于切削刀具上的热和机械应力传感器系统来说很有前景。
This study presents the decoupling of ferromagnetic properties of Fe–Co–Hf–N films with an in‐plane uniaxial anisotropy from ferromagnetic cemented carbide (WC–Co) substrates by predepositing a non‐ferromagnetic buffer layer between the substrate and the film. Due to the ferromagnetic Co content in the substrate, a magnetic coupling effect arises which suppresses the natural ferromagnetic resonance of the Fe32Co45Hf11N12film at a frequency of 2.13 GHz. The deposition of a non‐ferromagnetic, electrically conductive TiN layer, or a non‐ferromagnetic, electrically insulating SiO2layer between the substrate and the soft ferromagnetic film shows decoupling regarding the static ferromagnetic properties, so that the formation of an in‐plane uniaxial anisotropy is possible. With regard to the application as a high‐frequency sensor the paper shows that with increasing the thickness of the electrically insulating SiO2buffer layer the full width at half maximum (FWHM) of the resonance line becomes much sharper, in contrast to the electrically conductive TiN. The explanation was attributed to the formation of eddy‐currents in the electrically conductive material causing a magnetic field which disturbs the uniform precession of the magnetic moments. The high‐frequency properties of the decoupled film system are promising for a thermal and mechanical stress sensor system on cutting tools.
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P. Hidnert
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