薄膜磁性测试系统(TMT)
磁性薄膜高频磁导率测量方法及其研究进展
磁性薄膜高频磁导率测量方法及其研究进展
吴卫波;付若鸿;钟智勇;张怀武
【期刊名称】《磁性材料及器件》
【年(卷),期】2008(39)6
【摘要】磁性薄膜广泛应用于信息存储、电磁兼容、磁传感器和微波通讯设备等众多领域,其高频复磁导率谱的准确测量是磁性薄膜研究中的一个重要课题.目前薄膜材料复磁导率的常用测量方法包括微波谐振腔法、检测线圈法和传输/反射法等.首先简要介绍了谐振腔法和检测线圈法,然后重点介绍了微波频率(GHz)下磁性薄膜传输/反射法磁导率测量近年来最新研究进展.
【总页数】4页(P5-8)
【作者】吴卫波;付若鸿;钟智勇;张怀武
【作者单位】电子科技大学,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成
都,610054;电子科技大学,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成都,610054;电子科技大学,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成都,610054;电子科技大学,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成都,610054
【正文语种】中文
【中图分类】O484.4+3;TM936.4
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tmr sensor 原理
tmr sensor 原理
TMR传感器是一种基于磁阻效应的传感器，TMR是Tunneling Magnetoresistance的缩写。
其原理是利用磁阻效应来检测外部磁场的变化。
TMR传感器通常由多层薄膜组成，其中包括磁性材料和非磁性材料。
当外部磁场作用于TMR传感器时，磁性材料的磁矩方向会发生变化，导致电阻发生变化。
这种变化可以通过测量电阻值来检测外部磁场的强度和方向。
TMR传感器的工作原理可以简单描述为，当外部磁场作用于TMR 传感器时，磁性材料的磁矩方向发生变化，导致电子的自旋方向也发生变化，从而改变了电子的传输特性，最终导致了电阻的变化。
这种变化可以被测量并转换为相应的电信号输出。
另外，TMR传感器还可以通过调整薄膜层的厚度、材料的选择和层间的耦合强度来实现对外部磁场的高灵敏度检测。
这使得TMR 传感器在磁场传感应用中具有很高的灵敏度和稳定性。
总的来说，TMR传感器利用磁阻效应来检测外部磁场的变化，其工作原理基于磁性材料的磁矩方向变化导致的电阻变化。
这种原理使得TMR传感器在磁场传感应用中具有广泛的应用前景。
mems薄膜传感器技术
MEMS（微机电系统）是一种将微电子电路技术与微机械系统融合到一起的技术，其操作范围在微米尺度内。
MEMS 传感器是利用这种技术设计和生产的传感器，具有体积小、精度高、可靠性高等优点。
MEMS薄膜传感器是一种特殊的MEMS传感器，它采用薄膜工艺制造，具有更高的灵敏度和更低的功耗。
其制造工艺包括薄膜制备、图案化、刻蚀、电镀等步骤，能够制造出精度高、可靠性高、耐腐蚀的传感器。
MEMS薄膜传感器技术的应用范围广泛，包括工业自动化、汽车电子、医疗设备、消费电子等领域。
例如，在汽车电子领域，MEMS薄膜传感器可以用于检测发动机进气量、空气流量、压力和温度等参数，以提高发动机的性能和燃油经济性。
在医疗设备领域，MEMS薄膜传感器可以用于检测生理参数，如血压、心率、血氧饱和度等，以提高医疗设备的准确性和可靠性。
总之，MEMS薄膜传感器技术是一种具有广泛应用前景的技术，未来随着技术的进步和应用领域的拓展，其发展前景将更加广阔。
薄膜磁控溅射实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过磁控溅射技术制备不同材料薄膜，研究其制备过程中的工艺参数对薄膜质量的影响，并对薄膜的表面形貌、晶体结构、成分及性能进行分析。
二、实验原理磁控溅射技术是一种物理气相沉积方法，通过将靶材加热至一定温度，使其表面产生自由电子，然后在电场的作用下，自由电子与气体分子发生碰撞，产生等离子体，等离子体中的离子和电子被加速并轰击靶材表面，使靶材表面原子蒸发并沉积在衬底上形成薄膜。
三、实验设备与材料1. 实验设备：- 磁控溅射系统- 扫描电子显微镜（SEM）- X射线衍射仪（XRD）- X射线光电子能谱仪（XPS）- 红外光谱仪（IR）- 薄膜厚度测量仪2. 实验材料：- 靶材：Al、TiO2、ZnO等- 衬底：玻璃、硅等- 氩气、氮气等惰性气体四、实验步骤1. 清洗衬底：使用丙酮、乙醇、蒸馏水等清洗剂对衬底进行清洗，并在烘箱中干燥。
2. 装置准备：将靶材安装在磁控溅射系统上，设置靶材与衬底的距离、溅射气压、溅射时间等参数。
3. 磁控溅射：启动磁控溅射系统，进行溅射实验，制备薄膜。
4. 薄膜性能测试：使用SEM、XRD、XPS、IR等设备对薄膜的表面形貌、晶体结构、成分及性能进行分析。
五、实验结果与分析1. 薄膜表面形貌：SEM结果表明，Al、TiO2、ZnO等薄膜表面均匀，无明显缺陷。
2. 晶体结构：XRD分析表明，薄膜具有良好的晶体结构，晶粒尺寸较小。
3. 成分分析：XPS结果表明，薄膜中各元素含量符合预期。
4. 薄膜性能：- 硬度：Al、TiO2、ZnO等薄膜的硬度较高，具有良好的耐磨性能。
- 导电性：Al薄膜具有良好的导电性，适用于电子器件。
- 介电性能：TiO2、ZnO等薄膜具有良好的介电性能，适用于电容器等器件。
六、实验讨论1. 溅射气压对薄膜质量的影响：溅射气压越高，薄膜密度越大，晶粒尺寸越小，但溅射气压过高会导致薄膜表面出现缺陷。
2. 溅射时间对薄膜质量的影响：溅射时间越长，薄膜厚度越大，但溅射时间过长会导致薄膜内部应力增大，影响薄膜性能。
薄膜磁性测试系统(TMT)
目前功能最强、软件自动化程度最高的国产磁性测试系统，已在国内多家高校和科研院所及磁 性材料生产企业中应用；
采用进口数字锁相放大器 SR810、高斯计采集磁矩和磁场数据，在国内率先采用振动头交流恒 流驱动技术，大大提高了仪器测量精度和稳定性；
软件功能全面，放置好样品后全部测量及控制参数（如锁相放大器的时间常数、相移、灵敏度， 扫描磁场的幅值与周期以及数据采样间隔等）均由微机控制，自动完成测量；
相对精度
优于 ± 1%，重复性优于 ± 1%
振动稳定性
பைடு நூலகம்
预热 10 分钟，稳定性优于 0.01%
应用
应用材料 测量样品可为粉末、颗粒、薄膜、液体、块状等磁性材料
可测参数 检测各类物质内禀磁特性，如磁化强度 Ms(σs)、居里温度 Tc、矫顽力 Hc、剩磁 Mr 等； 可间接得出其他的有关技术磁参量，如：Bs、Br、(BH)max 和磁导率(包括初始磁导率)等； 可根据回线的特点而判断被测样品的磁属性； 能绘制磁滞回线、磁导率曲线、起始磁化曲线、退磁曲线、热磁曲线等。
作为薄膜材料物性分析领跑者，嘉仪通科技已建立完善的薄膜材料物性分析科学仪器产品线：
相变温度分析仪（PCA） 热膨胀系数分析仪（TEA） 光功率热分析仪（OPA） 热电参数测试系统（Namicro） 薄膜热电参数测试系统（MRS） 薄膜热导率测试系统（TCT） 薄膜热应力测试系统（TST） 薄膜变温电阻测试仪（TRT） 薄膜磁性测试系统（TMT） 霍尔效应测试系统（HET） ......
技术参数
温度范围
液氮温区到 500℃连续变化（用户可选购）
磁矩量程范围
10-3emu ~ 100emu，最高灵敏度优于 2.5 × 10-5emu
【精品】用表面磁光克尔效应实验系统测量铁磁性薄膜的磁滞回线
用表面磁光克尔效应实验系统测量铁磁性薄膜的磁滞回线及计算克尔旋转角摘要：用表面磁光克尔效应测量铁磁材料的磁滞回线，并求得在饱和状态下的克尔旋转角.对于很多磁性薄膜，易磁轴方向为纵向，通常纵向克尔效应较明显。
用自制装置可研究磁性材料表面的磁性质，现此实验已在近代物理实验中应用.关键词:克尔效应;磁滞回线；克尔旋转角1985年,科学家对表面磁光克尔效应的研究能达到亚原子单层的磁性探测灵敏度和易于与超高真空系统结合的特点，使得它在近些年已经发展成为一种重要常规的研究薄膜磁学性质的技术.现今它被广泛应用于研究表面超薄膜的磁有序、磁性相变、磁各向异型，以及层间耦合等多种磁学现象，同时表面磁光克尔效应在商业上还被用于高密度的磁光存储技术研究和测量。
和其他磁性测量手段相比,表面磁光克尔效应测量磁性材料磁性具有很多优点,如测量灵敏度高、非接触式测量、测量同一样品厚度不等的楔形磁性薄膜以及可以将待测样品放在真空中原位测量等.笔者应用复旦天欣科教仪器公司生产的FD-SMOKE-A表面磁光克尔效应实验系统用于研究材料表面的磁性质,取得较好的实验效果.1.SMOKE实验原理当线偏振光入射到不透明样品表面时,如果样品是各向异性的,反射光将变成椭圆偏振光且偏振方向会发生偏转.而如果此时样品为铁磁状态，还会导致反射光偏振面相对于入射光的偏振面额外再转过一小角度,这个小角度称为克尔旋转角θk,即椭圆长轴和参考轴间的夹角，如图1所示.同时,一般而言，由于样品对p偏振光和s偏振光的吸收率不同,即使样品处于非磁状态,反射光的椭偏率也要发生变化,而铁磁性会导致椭偏率有一附加的变化,这个变化，即椭圆长短轴之比.称为克尔椭偏率εk按照磁场相对入射面的配置状态不同,表面磁光克尔效应可以分为3种：a.极向克尔效应，其磁化方向垂直于样品表面并且平行于入射面；b.纵向克尔效应，其磁化方向在样品膜面内，并且平行于入射面;c.横向克尔效应，其磁化方向在样品膜面内，并且垂直于入射面。
MicroSense STR1薄膜应力测量系统产品手册说明书
产品手册针对mm 和mm 直径的薄膜、图案和裸晶圆的自动非接触式测量MicroSense STR1测量系统使用具有纳米级厚度分辨率的非接触式电容传感器在半导体晶圆上进行高速全晶圆几何测量。
该系统根据SEMI 标准测量晶圆的厚度、平整度、弯曲度和翘曲度。
MicroSense StressMap 软件根据沉积前后高分辨率的晶圆形状数据准确地对晶圆应力做出测量。
在每个晶圆上测量超过120,000个数据点以生成高分辨率晶圆图。
▪ 晶圆加载到系统中后，通过精密的直接驱动空气轴承X-Y 平台自动定位并进行测量▪ 系统在测量每片晶圆之前和之后都进行自动校准以获得最佳的可重复性及设备间匹配▪ MicroSense StressMap 测量软件提供全系列的SEMI 标准晶圆测量，其中包括厚度、平整度和形状、局部和全方位平整度以及晶片应力 ▪ 根据平均曲率测量二维应力 ▪提供2D 和3D 全晶圆图纳米分辨率电容传感器图 1: 根据沉积前后晶圆形状分布推导出全晶圆形状差异图沉积前晶圆形状沉积后晶圆形状晶圆形状差异图对您的薄膜工艺加以控制并提高产量在关键薄膜层上进行应力测量对于工艺设备监控、工艺设备匹配和优化以最大限度地提高产品产量都至关重要。
▪应力不均匀会影响元件性能并造成剥落/开裂而导致故障▪过度的晶圆翘曲和高应力会导致光刻中的卡盘问题（散焦）▪开发、表征和控制新工艺▪更好并更有效地进行工艺设备腔室匹配，以最大限度地减少产品变化▪识别并纠正与应力相关的良率问题，尤其在晶圆边缘▪随着制造商从 150 mm晶圆过渡到 200 mm晶圆，应力量测可以协助表征并减少晶圆边缘禁区问题，从而减少对近边缘芯片良率的影响（图#2）高密度、高速的全晶圆应力测绘MicroSense STR1快速扫描整个晶圆并在沉积前后采集120,000个测量点的数据，用于生成一个形状差异分布图。
这个全晶圆形状差异分布可用于生成晶圆的曲率半径，这是用于计算应力的斯托尼方程的关键变量之一。
薄膜性能测试实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过测试薄膜的物理性能，了解薄膜在不同条件下的力学性能，为薄膜材料的选择和应用提供依据。
主要测试内容包括薄膜的纵横向拉伸性能、抗穿刺强度、摩擦系数、剪切性能和疲劳性能等。
二、实验原理薄膜的物理性能测试是通过模拟实际应用中可能遇到的力学环境，对薄膜材料进行拉伸、压缩、弯曲等力学测试，从而得到薄膜的力学性能参数。
实验原理基于材料的弹性变形理论，通过测量加载力、变形量和应变速率等数据，计算得到薄膜的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率等参数。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：TA.XTC薄膜性能测试仪、薄膜拉力试验机、针形探头等。
2. 实验材料：待测试的薄膜样品。
四、实验方法与步骤1. 薄膜的纵横向拉伸性能测试（1）使用TA.XTC薄膜性能测试仪，将薄膜样品裁剪成长条形规格，上下端分别固定在仪器的夹具上。
（2）一端不动，另一端匀速移动拉伸薄膜直至完全断裂。
（3）记录薄膜的拉伸挺度，数值越高，薄膜的抗拉伸形变能力越强。
2. 薄膜的抗穿刺性能测试（1）使用TA.XTC薄膜性能测试仪，将薄膜样品固定在平台夹具上。
（2）用针形探头缓慢刺向薄膜，直至刺破。
（3）记录薄膜的抗穿刺性能，数值越高，薄膜的抗穿刺能力越强。
3. 薄膜的摩擦系数测试（1）使用TA.XTC薄膜性能测试仪，将薄膜样品固定在夹具上。
（2）在薄膜表面施加一定的压力，使用摩擦系数测试装置进行测试。
（3）记录薄膜的摩擦系数。
4. 薄膜的剪切性能测试（1）使用TA.XTC薄膜性能测试仪，将薄膜样品固定在夹具上。
（2）在薄膜表面施加一定的压力，进行剪切测试。
（3）记录薄膜的剪切强度。
5. 薄膜的疲劳性能测试（1）使用TA.XTC薄膜性能测试仪，将薄膜样品固定在夹具上。
（2）对薄膜进行周期性的拉伸和放松，模拟实际应用中的疲劳过程。
（3）记录薄膜的疲劳寿命。
五、实验结果与分析1. 薄膜的纵横向拉伸性能测试结果本次实验测试的薄膜样品在纵横向拉伸性能方面表现良好，其拉伸挺度较高，抗拉伸形变能力强。
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物质的各种磁特性参数诸如矫顽力、磁能积最大值、剩磁和磁化率等均可直接给出； 可原位测量磁性材料从液氮温区到 500℃温区的磁性能随温度的变化曲线（M-T）； 可测量磁性薄膜材料的磁电阻（AMR、GMR）曲线（R-H）及霍尔效应曲线（VH-H）。
目前功能最强、软件自动化程度最高的国产磁性测试系统，已在国内多家高校和科研院所及磁 性材料生产企业中应用；
采用进口数字锁相放大器 SR810、高斯计采集磁矩和磁场数据，在国内率先采用振动头交流恒 流驱动技术，大大提高了仪器测量精度和稳定性；
软件功能全面，放置好样品后全部测量及控制参数（如锁相放大器的时间常数、相移、灵敏度， 扫描磁场的幅值与周期以及数据采样间隔等）均由微机控制，自动完成测量；
控制程序子界面
控制程序界面
退磁曲线自动分析界面
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薄膜材料物性分析领跑者
技术ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ理
本测试系统以感应法为基础，将样品放置在稳定的磁场中，并使样品相对探测线圈做小幅度周 期振动，可得到与被测样品磁矩成正比的信号，再将信号用适当的电子技术放大、检波转换成易于 测量的电压信号，即可直接或通过数据处理得到材料的各项磁学参数。
部分使用客户
清华大学 中科院电工所 福建省特检院 北京科技大学 安徽工业大学 西华大学 Queen Mary of University London,UK
中科院金属所 中科院上海微系统所 华中科技大学 武汉理工大学 武汉工程大学 盐城工学院
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薄膜材料物性分析领跑者
薄膜磁性测试系统（TMT）
产品优势
作为薄膜材料物性分析领跑者，嘉仪通科技已建立完善的薄膜材料物性分析科学仪器产品线：
相变温度分析仪（PCA） 热膨胀系数分析仪（TEA） 光功率热分析仪（OPA） 热电参数测试系统（Namicro） 薄膜热电参数测试系统（MRS） 薄膜热导率测试系统（TCT） 薄膜热应力测试系统（TST） 薄膜变温电阻测试仪（TRT） 薄膜磁性测试系统（TMT） 霍尔效应测试系统（HET） ......
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相对精度
优于 ± 1%，重复性优于 ± 1%
振动稳定性
预热 10 分钟，稳定性优于 0.01%
应用
应用材料 测量样品可为粉末、颗粒、薄膜、液体、块状等磁性材料
可测参数 检测各类物质内禀磁特性，如磁化强度 Ms(σs)、居里温度 Tc、矫顽力 Hc、剩磁 Mr 等； 可间接得出其他的有关技术磁参量，如：Bs、Br、(BH)max 和磁导率(包括初始磁导率)等； 可根据回线的特点而判断被测样品的磁属性； 能绘制磁滞回线、磁导率曲线、起始磁化曲线、退磁曲线、热磁曲线等。
技术参数
温度范围
液氮温区到 500℃连续变化（用户可选购）
磁矩量程范围
10-3emu ~ 100emu，最高灵敏度优于 2.5 × 10-5emu
磁场可调范围
在 0~2.0T 可调，在低场条件下步进精度为 1Oe
锁相放大器灵敏度
从 2nV 到 1nV 共 27 档可调，时间常数从 10us 到 30s 共 14 档可选
薄膜磁性测试系统（TMT）
Thin-Film Magnetic Test System
薄膜材料物性分析领跑者
嘉仪通科技
嘉仪通科技成立于 2009 年，总部位于武汉市东湖开发区未来科技城，拥有研发及办公面积 1100 多平方米，在北京、上海、成都建有办事处，并与当地科研院所合作建立了联合实验室。
嘉仪通科技是一家研发、生产和销售关于新材料、尤其是薄膜材料物性分析科学仪器的高新技 术企业，从而为客户新材料的研发及改进提供理论依据和实验平台。嘉仪通科技秉承技术创新、应 用为上的价值理念，遵循“穷理致用”的原则，踏踏实实、认认真真做好每一台科学仪器。嘉仪通科 技拥有一批海归研发团队，解决了纳米级薄膜材料物性分析的国际难题，并获得多项荣誉。