1前言
电磁干扰（EMI），已成为个人计算机（数GHz）和蜂窝电话（0.8-2GHz）等电子设备中的严重问题。例如，GHz逻辑信号中含有多个谐波分量，因此，必须运用电磁兼容（EMC）技术来抑制它们的谐波噪声辐射。为了解决这个问题，应当开发工作在GHz 频段的宽带噪声滤波器。
S. Yoshida和M. Yamaguchi 等人曾提出，使用Mn-Ir/Fe-Si 交换耦合多层膜来制作宽带噪声滤波器的FMR吸收材料，因为Fe-Si 膜的特点是饱和磁化强度可达73 μΩ·cm。最近，M. Sonehara 等人制出了有3种不同Fe-Si 层厚的Mn-Ir/Fe-Si 交换耦合多层膜，并对其技术性能做了评价。这里，介绍他们的实验与研究结果。
鉴于Mn-Ir/Fe-Si 的交换耦合效应会给Fe-Si 铁磁层引入交换偏磁场，Fe-Si 层的FMR频率（fr）就可以用式（1）来表示。
 (1)
式中，γ- 旋磁比， Hk - 单轴各向异性磁场，Hex - 交换偏磁场， M5 - 饱和磁化强度。可见，能够获得较高的FMR 频率。此外，含有不同厚度Fe-Si 层的Mn-Ir/Fe-Si 交换耦合多层膜，可获得宽频带能量吸收。众所周知，铁磁体/反铁磁体交换耦合膜中的交换偏磁场（Hex）可写作(2)式。
 (2)
式中，Jex - 交换能量， tF - 铁磁层的厚度。由此看来，要改变交换耦合多层膜中每个Fe-Si 层的交换偏磁场Hex，就必须改变每个Fe-Si 层的厚度tF。因此，有不同交换偏磁场的交换耦合多层膜，就会有多个FMR 频率。
在以前的报告中他们已发现，在Fe-Si层下使用1nm 厚Ru层，Fe-Si 的单向各向异性散射就变小，从而观察到明显的FMR 吸收。
2多层膜的制造
采用传统的射频磁控溅射设备，交替沉积Ru，Fe-Si和Mn-Ir膜。基片使用(100)Si，表面含有加热氧化生成的SiO2 层。
在成膜过程中，平行于膜面加有140 Oe 磁场。溅射Ru、Fe-Si和Mn-Ir膜的条件列于表1中。
用振动样品磁强计（VSM），测定多层膜的磁化曲线。用薄膜磁导计，测量膜的复数磁导率。
表1. 在表面含SiO2 的（100）Si 基片上溅射Ru、Fe-Si和Mn-Ir多层膜的条件
 Ru  Fe-Si Mn-Ir
3英寸靶材 Ru  Fe89Si11(at%) Mn80Ir20(at%)
基压，Pa   ＜9×10-5 
Ar 气压，Pa  0.7 0.7 0.7
射频功率，W 100 200 300
沉积速率，nm/s 0.1 0.1 0.8
附注 … 基片旋转 …
3结果与讨论
制作了3种Mn-Ir/Fe-Si交换耦合多层膜。No.1膜的结构为Mn-Ir/Fe-Si（100nm）/Ru/SiO2/Si，即No.1系一种Fe-Si层厚的膜。No.2膜为Mn-Ir/Fe-Si（100nm）/Ru/[Mn-Ir/Fe-Si（25nm）/Ru]4/SiO2/Si 结构。因此，No.2有2种不同Fe-Si层厚。No.3的结构是Mn-Ir/Fe-Si（100nm）/Ru/[Mn-Ir/Fe-Si（25nm）/Ru]4/[Mn-Ir/Fe-Si（0nm）/Ru]10/SiO2/Si，所以，No.3膜有3种不用的Fe-Si层厚。3种膜中，Mn-Ir层均为10nm厚，Ru 层全为1nm。
表2中给出了制得3种多层膜的厚度。表中，括号的值表示每层Fe-Si膜的Hex、Hs测量值和fr 的预测值。其中，Hs 是难轴磁化曲线（见图1a）中的饱和磁场。
图1(a) 是用No.1 膜测得的磁化曲线。图1(b)则是这种膜的复数磁导率测量曲线。图1(a)中，在难轴方向上的减缓偏磁场Hex估计约为12Oe，饱和磁场Hs在24Oe左右。算出的饱和磁化强度，Ms≈19KG。预计，其FMR频率，fr≈1.9GHz；在1.8GHz 观察到了峰值吸收。实测的fr值，几乎和表2中给出的值一样。
图2(a)是用No.2膜测得的磁化曲线，2(b)是测得复数磁导率与频率的关系曲线。其中的符号(i)和(ii)与有两种不用厚度的Fe-Si层每层的贡献相对应。在图2(a)中观察到，在易轴有2级磁化跳跃。测得每个Fe-Si层的Hex值，差不多和表2中给出的测值一样。在图2(b)中，观察到2个峰值吸收频率。第1个在1.9GHz左右，这个频率和对100nm Fe-Si×1层膜预测的值相等。第2个峰在3.2GHz附近，这个频率和25nm Fe-Si×4层预测的值几乎相等。No.2膜的FMR 吸收宽度比No.1膜的宽。
图3(a)是用No.3膜测得的磁化曲线，(b)是它的复数磁导率-频率测量曲线。其中的(i)～(iii)3个符号代表有3种不同厚度的Fe-Si层每层做的贡献。从图3(a)看到，在易轴观察到了3级磁化跳跃；测得每个Fe-Si层的Hex值近乎和表2中给出值一样。在图3(b)中观察到了3个峰值吸收频率。第1个在1.9GHz左右，和用100nm Fe-Si×1层预测的相等。第2个值在2.9GHz附近，这个频率和用25nmFe-Si×4层预测的数字近似相等。第3个峰在4.4GHz左右，和用10nmFe-Si×10层预测的频率几乎相等。No.3膜呈现出宽带FMR吸收特性，其吸收频率带宽接近只有1个FMR峰的No.1膜的3倍宽。
4结论
为用作宽带噪声吸收材料制造出了Mn-Zn/Fe-Si交换耦合多层膜，并对其做了评价。有多种Fe-Si层厚的多层膜，显示出多个交换偏置和多个FMR吸收。结果，能量吸收的带宽展宽，与FMR吸收峰的个数一致。因此认为，有不用Fe-Si层厚的Mn-Ir/Fe-Si交换耦合多层膜，适宜用作宽带电磁吸收材料。

参考文献
[1]M.Sonehara， et.al.， J.Appl.Phys.，2006， 99 (8-Ⅲ):08M309.