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| 磁场探测和感知在生产生活和国防安全方面有着重要的意义。本论文针对新进出现的、基于磁电复合材料的弱磁场传感器的瓶颈问题，研究一种基于声表面波技术的磁声表面波传感器(magnetic surface acoustic wave, MSAW)，该传感器由ZnO压电薄膜、FeSiBC非晶软磁薄膜和叉指换能器组成。ZnO薄膜的优点是高度Ｃ轴取向、高电阻率、低表面粗糙度，FeSiBC薄膜则具有单轴各向异性、磁致伸缩效应和巨杨氏模量效应，两者相结合将能够实现磁传感器微型化、易集成、宽频探测和高灵敏度的目的。论文的主要研究内容包括：一、采用RF磁控溅射方法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上沉积了ZnO压电薄膜，研究了溅射气压、氩氧比、基片温度、溅射功率和退火工艺对ZnO薄膜结晶结构、电学性能和表面形貌的影响，找到了最佳的制备工艺条件。制备并获得了高质量的ZnO薄膜，其（002）峰的摇摆曲线FWHM为4.185deg，电阻率>109·cm，表面粗糙度<10nm，满足了MSAW器件的综合要求。二、采用DC磁控溅射方法在玻璃基片上沉积了FeSiBC非晶软磁薄膜，研究了氩气气压、溅射功率、薄膜厚度对FeSiBC薄膜矫顽力、剩磁比、单轴各向异性和磁致伸缩系数等性能的影响。针对MSAW对薄膜厚度的要求，进一步尝试了一方面在FeSiBC薄膜中间隔地插入Cu层制备夹心薄膜结构，另一方面对薄膜进行磁场退火，结果发现，夹心薄膜结构能有效改善厚膜的软磁性能，而磁场退火的作用不大。三、理论分析了双端声表面波谐振器（SAWR）的结构参数，在此基础上，采用剥离方法在ZnO薄膜表面制备了波长λ=8μm，中心频率f0=343MHz的SAWR，并通过COMSOL Multiphysics软件仿真获得谐振频率、形变位移、品质因素等参数，探索了孔径对SAWR性能的影响。四、最后，采用牺牲层工艺对ZnO层和FeSiBC层进行了集成，初步制备了磁声表面波磁场传感器。 |
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