1.1.2 软磁材料的应用

软磁材料的应用非常广泛，在生活的各个角落都可以看到，比如，视听设备、电磁兼容、家用电器等诸多领域。以上这些常规需要软磁铁氧体就可以满足。而在当今时代信息大爆炸，人们对信息存储的密度，信息传输和转换速度的要求越来越高，和它相关的软磁材料的工作频率也在不断地增加。软磁薄膜材料可以应用到数据传输，GMR器件（读磁头等）和MARM等技术中。

数据传输在现今信息发达的时代是及其重要的，而提高数据传输速度则具有重大的使用价值。作为数据传输工具的磁性材料必须保证能在更高频率的交变电流磁场作用下正常工作。在高频磁场作用下，铁磁材料被周期性的反复磁化形成的回线称为动态磁滞回线。动态磁滞回线的大小和形状将随着磁场强度的大小和频率的变化而变化。当软磁薄膜的饱和磁化强度的大小无法继续提高时，其微波共振频率将取决于其面内单轴各项异性场的大小。换言之，当软磁金属具有足够大的面内单轴各向异性场时，磁性材料将有可能在更高的频率范围中发挥作用，以实现数据的更高速传输。[14]

GMR是巨磁阻，又称为特大磁电阻，比AMR技术磁头的灵敏度要高2倍以上，GMR磁头是由4层导电材料和磁性材料薄膜构成的：一个传感层、一个非导电中介层、一个磁性的栓层和一个交换层。巨磁阻前3个层控制着磁头的电阻。在栓层中，磁场强度是固定的，并且磁场方向被相临的交换层所保持。而且自由层的磁场强度和方向则是随着转到磁头下面的磁盘表面的微小磁 化区所改变的，这种磁场强度和方向的变化导致明显的磁头电阻变化，在一个固定的信号电压下面，就可以拾取供硬盘电路处理的信号。巨磁阻磁头GMR磁头与MR磁头一样，是利用特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据，但是GMR磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构，比MR磁头更为敏感，相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化，从而可以实现更高的存储密度，现有的MR磁头能够达到的盘片密度为3Gbit－5Gbit/in2（千兆位每平方英寸），而GMR磁头可以达到10Gbit－40Gbit/in2以上。目前GMR磁头已经处于成熟推广期，在今后它将会逐步取代MR磁头，成为最流行的磁头技术。

MRAM(Magnetic Random Access Memory) 是一种非挥发性的磁性随机存储器。它拥有静态随机存储器（SRAM）的高速读取写入能力，以及动态随机存储器（DRAM）的高集成度，而且基本上可以无限次地重复写入。磁阻内存和DRAM内存采用了完全不同的原理。DRAM内存用以表示"0"和"1"的方式是判断电容器中的电量多少来进行的，它不仅需要保持通电，还需要周期性地给电容充电才能保证内容不丢。而磁阻内存的存储原理则完全不使用电容，它采用两块纳米级铁磁体，在界面上用一个非磁金属层或绝缘层来夹持一个金属导体的结构。通过改变两块铁磁体的方向，下面的导体的磁致电阻就会发生变化。电阻一旦变大，通过它的电流就会变小，反之亦然。因此，只需用一个三极管来判断加电时的电流数值就能够判断铁磁体磁场方向的两种不同状态来区分"0"和"1"了。由于铁磁体的磁性几乎是永远不消失的，因此磁阻内存几乎可以无限次地重写。而铁磁体的磁性也不会由于掉电而消失，所以它并不像一般的内存一样具有挥发性，而是能够在掉电以后继续保持其内容的。文献综述

1.1.3 软磁材料的现状

在软磁材料的发展过程中，20 世纪30 年代前为金属软磁的一统天下，五六十年代为软磁铁氧体的黄金时代；自从70 年代初开发成功非晶态软磁合金，80 年代末期开发成功纳米晶软磁材料以来，相继又发现了许多高起始磁导率和低矫顽力的纳米晶软磁材料，近年来又开发了许多高频特性优良的纳米颗粒结构的软磁材料。90年代以来，纳米结构的金属磁性材料的崛起，已经成为软磁铁氧体有力的竞争者。目前传统的铁氧体软磁材料正朝着提高综合性能指标的方向发展。[8] 倾斜溅射调控软磁金属薄膜各向异性场及微波特性的研究(3):http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_75258.html