[发明专利]一种抑制电磁噪声的薄膜材料

说明书

技术领域

本发明属于抑制微波电磁干扰的材料，尤其涉及一种在厘米波段具有可调控宽频带磁损耗的抑制电磁噪声干扰的薄膜材料。

背景技术

近年来，随着电子科学技术的发展，单位空间电子元件的集成度越来越高、处理速度越来越快且以不同的时钟频率在高速运行。因此很容易引发电子元件相互之间的高频串扰。电磁干扰(EMI)已经成为各种各样的电子设备如PC机(几GHz)，手机(0.8～2GHz)等非常重要的问题。例如，一个GHz的逻辑信号包含有多个谐波成份，必须抑制它们之间谐波噪声辐射来遵从电磁兼容性(EMC)。为了解决这个问题，必须发展一种GHz频段的高带宽的噪声抑制材料。为了在高频区域中的电磁兼容，开发具有高磁损耗(μ″)和在所述区域中的磁共振频率的噪声抑制材料成为当务之急。

对于电磁噪声的抑制近年来已经从电子电路和磁损耗角度出发采取两方面措施。然而电磁干扰是一个频带范围极宽的干扰，从几Hz到几十GHz。在电子电路角度，基于LC(电容电感)的滤波电路在对高频干扰抑制时受到分布电容、分布电感的影响，其谐振频率一般为几MHz。过了谐振频率时，由于分布电容、分布电感的影响，其抗干扰能力下降；在磁损耗方面，基于磁损耗的软磁材料的抗电磁干扰能力主要取决于两点：一、高的磁导率虚部；二、宽的磁导率频率分散性。作为现有的可以在高频使用的代表性的磁材料有铁氧体、金属薄膜、和复合了金属和非磁性绝缘物的多层膜、或颗粒薄膜等。对于铁氧体抑制元件，由于饱和磁化强度低，在大直流情况下容易发生饱和，另外共振频率较低，一般不超过几百MHz，过了共振频率后，根据Snoeks理论，其磁导率迅速下降，导致其抑制电磁干扰性能下降；另外，软磁金属薄膜虽然代表性地采用坡莫合金(Ni₈₀Fe₂₀)、非晶形金属，能够得到非常高的饱和磁化强度和磁导率，但由于电阻非常低，趋肤深度小，容易产生涡流，在表面产生感生磁场，抑制电磁波的深入，不能发挥其抑制效能；随着向高频转变膜厚也受限制。尤其在GHz以上时，若膜厚大于0.1微米则引起涡流的问题。对于复合了金属和非磁性绝缘物的多层膜和颗粒薄膜，电阻率得到了较大提高，一定程度上抑制了涡流问题出现，但是这是以牺牲饱和磁化强度为代价的。高的软磁性能和高电阻率变成相反的参数，电阻率和软磁性能之间存在一个折中的问题，并不可能同时得到极佳的软磁性能和非常令人满意的电阻率。需要特别指出的是，在这种薄膜中由于仅有一个单轴各项异性，且人工调控单轴各向异性大小的能力有限，因此损耗带宽不大且不方便人工可调，见Ki Hyeon Kim，Masahiro Yamaguchi，Ken-Ichi Arai，Hideaki Nagura and Shigehiro Ohnuma：《Effect ofradio-frequency noise suppression on the coplanar transmissionline using soft magnetic thin films》，J.Appl.Phys 93，8002(2003)。

发明内容

本发明提供一种抑制电磁噪声的薄膜材料，解决现有薄膜材料存在的电磁噪声损耗带宽不大且不方便人工可调的问题。

本发明的一种抑制电磁噪声的薄膜材料，在基片上沉积有缓冲层，缓冲层上具有铁磁层，基片为化学性能稳定且表面平整的材料，其特征在于：在缓冲层上先沉积有铁磁层或反铁磁层，然后交替沉积有反铁磁层和铁磁层，最表面的铁磁层或反铁磁层上沉积有保护层。

所述的薄膜材料，其特征在于：

所述缓冲层材料选自下述材料的任一种或它们的多层组合：金属Ta、Pt、Cr、Cu、Ru或Au，合金NiFeCr、NiFe或CoFe；

所述铁磁层材料选自：Ni、Co、Fe中的一种或它们组成的二元或三元合金；

所述反铁磁层材料选自下述材料的任一种：Mn或者Mn和Pt、Cr、Ir、Fe和Ni组成的二元或三元合金或氧化物，Fe、Co或Ni的氧化物；

所述保护层材料选自下述材料的任一种：金属Ta、Pt、Cu或Au，合金NiFeCr，或者SiO₂或MgO。

所述的薄膜材料，其特征在于：

所述缓冲层厚度为1nm～40nm；

所述铁磁层每层厚度为1nm～1000nm；

所述反铁磁层每层厚度为2nm～200nm；

所述保护层厚度为1nm～100nm。