摘要： (1)Abstract: (1)前言 (1)1磁性薄膜材料的基本特点与种类 (1)1.1 常用薄膜材料的特点 (1)1.2 磁性薄膜材料的基本特点 (2)1.3磁性薄膜材料的种类 (3)2磁性薄膜材料的制备方法 (4)2.1溅射法 (4)2.2真空蒸镀法 (4)2.3分子束外延法 (4)2.4化学沉积法 (5)2.5电沉积法 (5)3磁性薄膜材料的发展与开发 (5)3.1 磁性薄膜研究的发展 (5)3.2 新型磁膜的开发 (6)4 磁性薄膜材料的应用与市场 (7)参考文献 (9)摘要：本文对磁性薄膜材料的种类和特点进行了一番介绍，并对国内外近年来制备磁性薄膜的方法进行了较为系统的总结。
包括物理方法和化学方法制备磁性薄膜材料；对不同制备的方法的优点和缺点进行了讲述。
介绍了一些磁性薄膜材料在社会中的应用，以及对以后磁性薄膜的发展前景进行了展望。
关键词：磁性薄膜材料特点和种类制备方法应用Abstract:In this paper, the types and characteristics of magnetic thin film material has carried on the introduction, and for the preparation of magnetic thin films in recent years at home and abroad were summarized systematically. Including physical method and chemical method is the preparation of magnetic thin film materials; The advantages and disadvantages of different preparation methods for the story. Introduced some of the application of magnetic thin film material in society, as well as to the future prospects of the development of magnetic thin film is discussed.Key words: magnetic thin film material characteristics and species The preparation method前言随着电子系统向高集成度、高复杂性、轻小、高性能、多功能与高频方向发展，要求在更小的基片上集成更多的元器件。
研制小型化、薄膜化的元器件，以减小系统的整体体积和重量，无疑是适应这一要求的一条实际可行的途径。
因此，对在电子设备中占据较大体积和重量的磁性器件，如电感器、变压器的小型化、高频化也相应提出了很高的要求。
在这种背景下，国际上对于采用磁性薄膜做成的微磁器件的研究以及与半导体器件成为一体的磁性集成电路(IC)的研究十分活跃。
这些器件主要用于便携式信息通信设备，如移动电话等。
在这些设备中，为保证其工作稳定性及经济性，电源部分的小型化和高效率化是很重要的。
所以薄膜化的磁性器件最早是从各种电感器、滤波器、DC/DC变换器中的变压器等开始的。
以往用于磁性器件的NiFe合金、铁氧体等，不论是饱和磁通密Bs，还是磁导率μ的频率特性，远不能满足日益发展的新型电子设备的要求。
例如为了防止滤波器、变压器的磁饱和，以及在信息存储中为使高密度记录用的高矫顽力介质充分磁化，要求材料的Bs在1.5T以上。
另外，很多通信机用环形天线、电感器等，要求能在数百MHz到数GHz的频率范围工作。
这些要求都是目前常用的磁性材料无法满足的。
磁性材料的薄膜化为满足上述要求提供了可能。
如此，磁性材料的薄膜化是微磁器件的基础，也是将来实现磁性IC的前提之一。
1磁性薄膜材料的基本特点与种类1.1 常用薄膜材料的特点众所周知，薄膜材料是典型的二维材料，具有许多与三维材料不同的特点。
通过研究各种薄膜材料生成机理和加工方法，可以制备出有各种特殊功能的薄膜材料来，这也是薄膜功能材料近来成为研究的热点材料的原因。
由于尺寸小，薄膜材料中表面和界面所占的相对比例较大，与表面的有关性质极为突出，存在一系列与表面界面有关的物理效应：1) 光干涉效应引起的选择性透射和反射；2) 电子与表面碰撞发生非弹性散射，使电导率、霍耳系数、电流磁场效应等发生变化；3) 根据需要可以得到单晶、多晶、和非晶的各种结构薄膜。
4) 自组装纳米膜，可根据要探知的气体类型而制备出气体传感器，如纳米SnO2膜和γ-Fe2O3可制备出对不同气体敏感的气体传感器等。
5) 可采用分子束外延(MBE)方法制备具有原子尺度周期性的所谓超晶格结构的多层膜。
6) 通过沉积速率的控制可以容易得到成分不均匀分布的薄膜，如梯度膜等。
7) 还可以容易地将不同材料结合一起制成多层结构的薄膜。
薄膜材料一般都是用几层不同功能的膜组合在一起构成器件，如薄膜太阳能电池、多层防反射膜等，或利用层间的界面效应，如制作光导材料、薄膜激光器等。
但通常所谓多层膜是特指人为制作的具有周期性结构的薄膜材料，这是一类人工材料，能出现很多特有的性能，在理论上和实用上都引起了人们的关注，例如，磁性多层膜材料出现层间耦合及巨磁阻效应等。
1.2 磁性薄膜材料的基本特点厚度在1微米以下的强磁性（铁磁性和亚铁磁性）材料，简称磁膜材料，使用时需附于弱磁性材料的基片上。
磁膜材料的磁特性取决于其制备方法和工艺条件。
其制备方法主要有：真空蒸发法、电沉积法、溅射法等。
磁性薄膜材料也具有上述薄膜材料的特点，而它最突出的基本特点是：(1) 在薄膜的厚度方向上只有一个磁畴，在静态条件下薄膜的磁化强度是在平面上；(2) 薄膜平面上的退磁因子极小（约为10-3~10-5），而在垂直于薄膜的方向上却等于1；(3) 薄膜内无涡流产生，直到超高频频段都是如此；(4) 由于磁畴结构的特点，薄膜的本征铁磁谐振频率较之厚实的铁磁体大10~100倍，因此，在高频时薄膜仍保持甚大的磁导率；(5) 在脉冲和正弦交变磁场中，磁薄膜反复磁化极快且损耗很小；(6) 在许多磁薄膜平面上具有明显的磁各向异性；(7) 许多磁薄膜都有矩形磁滞回线。
我们知道，铁氧体的制成，把磁性材料的应用推向了高频范围；而磁薄膜技术的出现使得薄型磁性材料得以完成，为磁性薄膜元器件的开发奠定了基础。
由于铁氧体和磁薄膜均无涡流产生，故在无线电与超高频中的应用则是不可限量的，尤其在现代电子信息技术中磁薄膜的开发更具实际意义。
1.3磁性薄膜材料的种类：薄膜磁性材料经过多年的发展已经成为了一个庞大的材料体系，原则上各种磁性材料几乎都可制成成分和厚度可以控制的磁膜材料。
就其分类而言，目前尚无定论，若按材料性质可分为金属和非金属磁膜材料；按材料组织状态分为非晶、多层调制和微晶、纳米晶磁膜材料；从结构看又有单层和多层之分。
根据薄膜组成材料和结构的不同，薄膜磁性材料大致可以分为以下一些类型：铁氧体类尖晶石和石榴石铁氧体薄膜，在磁泡和磁记录技术等方面已有很多应用，特别是在雷达技术中有着广泛的应用，但都是用于军备竞赛。
近几年对微米量级厚薄膜的研究取得了不少进展，如用作汽车中小型雷达的微波集成器件可以防碰撞，并使汽车智能化。
要做到这一点还得与硬磁膜相配合，如将稀土-过渡金属间化合物永磁叠加在铁氧体上，可做成各种小型化集成微波器件，其用途将非常广泛。
钙钛矿类主要是R1-xAxMnO3 氧化物薄膜，其中A为二价碱土金属，R为三价稀土金属。
例如(1-x)LaMnO3+xCaMnO3可形成La1-xCaxMnO3。
两种氧化物同样都具有反铁磁和绝缘体特性，理想情况下为立方结构；由于锰被包围在氧形成的八面体中，其3d电子能级因扬—特勒(Jahn-Teller)效应而分裂为两个能级，前者较低，被3个电子占据，后者被1个电子占据，其晶格结构也畸变为正交结构或菱面体结构。
在形成La-Ca-Mn-O 氧化物(x=0.2~0.5)后，结构向高对称性转变（如四面体和立方结构）。
这时体系中具有三价和四价的锰，显示出铁磁性和金属性。
单层金属合金膜一般厚度（纳米到微米）的金属薄膜已有很多的应用，如磁记录用的FeCrCo膜和磁光存储用的TbFeCo膜等，以及FeNi膜传感器。
对于铁镍合金，其磁电阻是各向异性的（简写为AMR），即在某一平面上所加的电流和磁场相互平行时Δρ=ρ(H)－ρ(0)>0，而在相互垂直时Δρ<0。
目前已用作磁电阻磁头等，并已商品化生产。
金属/氧化物薄膜主要是三明治型隧道结薄膜，其结构为FM/NI/FM，其中FM-ferromagnetic metal，铁磁金属；NI-nonmaagnetieinsolator，非磁绝缘体。
其磁电阻效应在理论上可预先计算出，用隧道磁电阻(tunnel-ingmagnetoresistanee，IMR)率η(0)表示。
当时是用Fe/Ge/Co膜计算的，在4.2K时η(0)=14%。
近年来，人们在实验上用Fe/Al2O3/Fe薄膜，在300K时得到η(0)=15.6%的结果。
由于制备工艺比较困难，要获得实用还有许多工作要作。
另外，有理论指出，如采用铁磁氧化物为中间层，磁矩的取向与两边的金属层的磁矩相反，可具有较大的磁电阻效应。
这在无偏置磁场时也能作成磁传感器件，因而很有意义。
2磁性薄膜材料的制备方法磁性薄膜从大体上可以分为磁性氧化物薄膜和金属薄膜以及各种复合多层膜。
氧化物薄膜中还可分为铁氧体、简单氧化物、钙钦矿类氧化物。
制备的磁性材料也可以大致分为软磁材料、硬磁材料、矩磁材料。
相对来说金属磁性薄膜的制备方法较多,通常使用的有溅射法,真空蒸镀法,分子束外延法，电沉积法,以及无电沉积等方法。
下面本文将概要地介绍一下这些方法的优缺点以及相关的研究进展。
2.1溅射法溅射法在世纪年代就己经作为一种沉积镀膜方法得到应用。
后来在微电子、光学磁性薄膜和材料表面处理等领域中得到广泛的应用。
溅射法具有成膜致密,薄膜成分均匀,可以制备高熔点金属及合金薄膜等优点。
溅射法中又有直流溅射、磁控溅射、离子束溅射、射频溅射、反应性溅射等方法。
尽管磁控溅射沉积铁磁性薄膜时存在着靶材难以正常溅射的问题,人们仍然通过不断改进实验方案和实验设备在溅射磁性薄膜方面取得了进展。
2.2真空蒸镀法在一定的真空度下,把源材料加热到一定的温度后,金属就会气化。
产生的蒸气沉积到材料的表面就可以得到一定厚度的薄膜材料。
采用多源同时蒸发的方法甚至也可以获得成分可控的化合物或者合金的薄膜一。
加热的方法有电阻加热、电子束加热、激光束加热、电弧加热等。