[发明专利]一种铁磁薄膜的力热磁耦合行为的检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁磁薄膜的力热磁耦合行为的检测装置及方法，属于工程材料、结构形变及力学实验技术领域。

背景技术

铁磁薄膜材料是微电子与信息技术中一种非常重要的功能材料，具有多种独特的物理特性，如磁各向异性、磁光效应、磁致伸缩效应、磁致电阻效应等，因此它在很多方面都得到了广泛的应用。在通常情况下，铁磁薄膜的力学性能往往决定了由它制备的各种器件的可用性与可靠性，铁磁薄膜在受到应力作用时(这种应力可以是失配应变、残余应力、外加载荷或薄膜温度变化引起的)，薄膜的微观结构即晶体结构将发生改变，这种改变会影响原子或离子的自旋与轨道耦合作用，如果再考虑到外部磁场的变化对薄膜磁各向异性的影响，此时，铁磁薄膜就处于力学加载，热环境以及磁场作用等多场耦合的状态。因此，研究如何检测处于多场耦合作用下铁磁薄膜的力学行为的方法对其应用有着至关重要的意义。

对处于力热磁耦合作用下的铁磁薄膜，应力和磁感应强度可以表述为：

σ=σ(ϵ,H,T)B=B(ϵ,H,T)---(1)]]>

其中σ是薄膜应力张量，B是磁感应强度矢量，ε是薄膜应变张量(与薄膜曲率有关)，H是磁场强度矢量，T是绝对温度。目前，已有许多国内外学者对铁磁薄膜的力学性能与磁性性能在理论、数值模拟和实验测量方面进行了研究。在实验测量方面，针对薄膜基体结构，测量基底的曲率，通过弹性力学理论建立曲率和薄膜应力的关系，这种方法同样可以用于处在力热磁耦合作用下的铁磁薄膜的应力测量中(Sander D，Enders A.and Kirschner J.1999.Magnetoelastic coupling and epitaxial misfit stress in ultrathin Fe(100)-films on W(100).J.Magn.Magn.Mater.198-199：519-521.)。对于曲率测量方法，需要通过Stoney公式建立薄膜应力与曲率关系(Stoney，G.G.The Tension of Metallic Films Deposited by Electrolysis.Proceedings ofthe Royal Society，A82(1909)：172-175，)

σ(f)=Eshs2κ6hf(1-vs)---(2)]]>