基于SmCo5永磁薄膜获得显著太赫兹磁导率的方法技术

本发明专利技术提供的基于SmCo5永磁薄膜获得显著太赫兹磁导率的方法，属于太赫兹技术领域，通过对CaCu5型结构SmCo5永磁薄膜沿任意方向施加外磁场，然后将外磁场逐渐减小至0，使SmCo5永磁薄膜处于特定的剩余磁化状态，沿垂直于SmCo5永磁薄膜磁矩的方向施加逐渐衰减的微扰场，获得1THz附近的显著太赫兹磁导率，即磁导率实部μ'>1，磁导率虚部μ”>0.5。本发明专利技术通过控制SmCo5永磁薄膜的厚度、长宽比以及施加外磁场的方向、大小，改变剩余磁化状态，以调控太赫兹磁谱，实现1THz附近的显著太赫兹磁导率，无需人工超材料设计，简化了太赫兹器件材料的的制作工艺，降低成本，具有极高应用潜力。具有极高应用潜力。具有极高应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
基于SmCo5永磁薄膜获得显著太赫兹磁导率的方法


[0001]本专利技术属于太赫兹
，具体涉及到基于SmCo5永磁薄膜获得显著太赫兹磁导率的方法。

技术介绍

[0002]CaCu5型结构SmCo5永磁材料是最早发现的稀土永磁材料，其Sm原子的原子百分数在17％左右，具有非常高的磁晶各向异性(11～20
×
107erg/cm3)、居里温度(1000K)以及磁能积(最大值大于300kJ/m3)等优异磁性能，开启了稀土永磁材料的新纪元，被称为第一代稀土永磁材料。近年来研究发现，采用不同衬底溅射制备SmCo5薄膜，可以控制其磁晶各向异性等磁性能，如利用Cu等衬底可以使得SmCo5晶粒择优向垂直于膜面的方向生长，从而获得具有垂直磁晶各向异性的薄膜(Takei S,Uemizu T,Morisako A,et al.Structural and magnetic properties of Sm
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Co/Cu film with perpendicular magnetic anisotropy[J].Journal of the Magnetics Society of Japan,2004,28:364
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367.)，同时矫顽力Hc、饱和磁化强度Ms等也会随之改变，这对于高密度存储以及高频器件等领域有着非常重要的意义(Sayama J,Asahi T,Mizutani K,et al.Newly developed SmCo
5 thin film with perpendicular magnetic anisotropy[J].Journal of Physics D:Applied Physics,2004,37(1):L1
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L4.)。
[0003]太赫兹(Terahertz,THz)波是位于微波频段和红外波段之间的特殊频段，频率在0.1THz～10THz(1THz＝1000GHz)范围内，同时具有微波和红外波的某些性质，在通信、安检以及医疗等领域有着非常大的应用潜力(Mittleman D M.Perspective:Terahertz science and technology[J].Journal of Applied Physics,2017,122(23).)。目前太赫兹器件主要以人工超材料为主。人工超材料为通过一定技术手段制备出的具有某种周期性结构的材料，如Au制作的开口谐振环(SRRs)周期性阵列，借助电感
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电容谐振效应实现太赫兹磁导率(Linden S,Enkrich C,Wegener M,et al.Magnetic response of metamaterials at 100terahertz[J].Science,2004,306(5700):1351
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3.)，其磁导率的共振频率在1THz以上。人工超材料相对于自然磁性材料而言，制作过程复杂，成本较高。但是根据以往研究经验，自然磁性材料在太赫兹频段并无显著磁导率，表现为磁导率实部μ'＝1，磁导率虚部μ”几乎为0。因此本专利提出了一种基于未经过人工超材料设计的CaCu5型结构永磁材料SmCo5，在1THz附近获得显著太赫兹磁导率的方法。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了基于SmCo5永磁薄膜获得显著太赫兹磁导率的方法，无需人工超材料设计，即可实现1THz附近的显著太赫兹磁导率。
[0005]本专利技术具体技术方案如下：
[0006]基于SmCo5永磁薄膜获得显著太赫兹磁导率的方法，其特征在于，对CaCu5型结构的SmCo5永磁薄膜沿任意方向施加外磁场H，然后逐渐减小外磁场H至0，使SmCo5永磁薄膜处于
剩余磁化状态，此时磁矩沿易轴方向平行分布，在此状态下沿垂直于SmCo5永磁薄膜磁矩取向的方向施加逐渐衰减的微扰场，获得1THz附近的显著太赫兹磁导率，即磁导率实部μ'>1，磁导率虚部μ”>0.5。
[0007]进一步地，所述SmCo5永磁薄膜的磁晶各向异性能H
k
为5.11
×
106～1.78
×
107Oe，形状各向异性能H
s
为3.02
×
103～1.05
×
104Oe，饱和磁化强度M
s
为2.4
×
105～8.36
×
105A/m。
[0008]进一步地，沿任意方向施加外磁场获得剩余磁化状态时要求：当沿SmCo5永磁薄膜面内方向施加外磁场H时，外磁场的最大值不低于面内磁化饱和外磁场H
s
⊥
的2/5；当沿SmCo5永磁薄膜面外方向施加外磁场时，外磁场的最大值不低于面外磁化饱和外磁场H
s//
的4/5。
[0009]进一步地，通过控制所述SmCo5永磁薄膜的厚度、长宽比以及施加外磁场的方向、大小，改变剩余磁化状态，进而调控太赫兹磁导率。
[0010]本专利技术的有益效果为：
[0011]本专利技术提出了基于SmCo5永磁薄膜获得显著太赫兹磁导率的方法，通过控制SmCo5永磁薄膜的厚度、长宽比以及施加外磁场的方向、大小，改变剩余磁化状态，以调控太赫兹磁谱，实现1THz附近的显著太赫兹磁导率，无需人工超材料设计，简化了太赫兹器件材料的的制作工艺，降低成本，具有极高应用潜力。
附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例1提出的SmCo5永磁薄膜的外磁场施加方向；
[0013]图2为本专利技术实施例1中对SmCo5永磁薄膜施加外磁场H获得的剩余磁化状态的磁化曲线；其中，(a)为沿面内方向(y方向)，(b)为沿面外方向(z方向)；
[0014]图3为本专利技术实施例1中对SmCo5永磁薄膜施加外磁场H获得的剩余磁化状态的太赫兹磁谱；其中，(a)为沿面内方向(y方向)，(b)为沿面外方向(z方向)；
[0015]图4为本专利技术实施例2提出的SmCo5永磁薄膜在自然磁化状态(外磁场为0)的磁矩分布和太赫兹磁谱；其中，(a)为磁矩分布，(b)为太赫兹磁谱；
[0016]图5为本专利技术实施例2提出的SmCo5永磁薄膜在外磁场H最大值为2/5面内磁化饱和外磁场H
s
⊥
下获得的剩余磁化状态的磁矩分布和太赫兹磁谱；其中，(a)为磁矩分布，(b)为太赫兹磁谱；
[0017]图6为本专利技术实施例2提出的SmCo5永磁薄膜在外磁场最大值为面内磁化饱和外磁场H
s
⊥
下获得的剩余磁化状态的磁矩分布和太赫兹磁谱；其中，(a)为磁矩分布，(b)为太赫兹磁谱；
[0018]图7为本专利技术实施例3提出的长宽比为2的SmCo5永磁薄膜剩余磁化状态下的太赫兹磁谱；
[0019]图8为本专利技术实施例3提出的长宽比为4的SmCo5永磁薄膜剩余磁化状态下的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于SmCo5永磁薄膜获得显著太赫兹磁导率的方法，其特征在于，对CaCu5型结构的SmCo5永磁薄膜沿任意方向施加外磁场，然后逐渐减小外磁场至0，使SmCo5永磁薄膜处于剩余磁化状态，在此状态下沿垂直于SmCo5永磁薄膜磁矩取向的方向施加逐渐衰减的微扰场，获得1THz附近的显著太赫兹磁导率，即磁导率实部μ'>1，磁导率虚部μ”>0.5。2.根据权利要求1所述基于SmCo5永磁薄膜获得显著太赫兹磁导率的方法，其特征在于，所述SmCo5永磁薄膜的磁晶各向异性能H
k
为5.11
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106～1.78
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107Oe，形状各向异性能H
s
为3.02
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103～1.05
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩满贵，孟森，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：