摘要：本文研究了一种FeSiAl合金薄膜电感的制备方法，并对其结构及电学性能进行了分析。

结果表明，该合金薄膜电感具有较低的磁滞损耗、高磁导率和较低的电阻率，适合在高频电路中使用。

关键词：FeSiAl合金;薄膜大电流电感;磁滞损耗;磁导率;电阻率1. 研究背景在电子器件中，电感是一种非常重要的 pass组件，它可以实现电路的滤波、辅助调节、隔直耦合等功能。

为了提高电路的性能，电感的质量必须得到保证。

因此，如何制备高性能的电感材料一直是电子领域的一个重要研究方向。

以铁、硅、铝为主要元素的FeSiAl合金是一种具有良好性能的磁性材料。

由于其具有较高的饱和磁通密度和低的矫顽力，可以用于高频输电、电感等应用。

同时，FeSiAl合金还具有较低的磁滞损耗、高的磁导率和较低的电阻率，这些性能使它成为一种非常理想的电感材料。

由于FeSiAl合金体材料的制备成本较高，因此研究其薄膜电感具有非常重要的实际意义。

目前，已经有一些研究工作报道了FeSiAl合金薄膜电感的制备方法及电学性能。

但是，这些研究工作大多局限于单一的制备工艺或者分析方法，并且尚未给出它们性能的详细分析。

2. 实验方法本实验利用磁控溅射法制备了FeSiAl合金薄膜电感，并对其结构、磁学性能和电学性能进行了研究。

实验的具体步骤如下：2.1 FeSiAl合金薄膜的制备在真空条件下，用Ar气体作为反应气体，利用磁控溅射法在 SiO2 / Si 基片上制备了 FeSiAl 合金薄膜。

制备条件如下：溅射功率为100W，基片温度为250℃，FeSiAl合金中Fe、Si、Al三种金属元素的比例分别为35％、45％、20％。

2.2 FeSiAl合金薄膜的结构表征采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）观察FeSiAl合金薄膜的结构及表面形貌。

2.3 FeSiAl合金薄膜的磁学性能测试使用一台电子万用表（Keithley 2400），经控制的直流磁场下测量FeSiAl合金薄膜的 hysteresis-loop 曲线和磁滞损耗。

同时，采用质量法和震荡磁弹性测试法（VSM）测量 FeSiAl合金薄膜的磁导率。

2.4 FeSiAl合金薄膜的电学性能测试使用震荡电路测量系统（ZMPS），对FeSiAl合金薄膜的电学性能进行测试。

测试过程中，固定外磁场为0T，测量不同频率下电阻率和感抗等参数，并计算出FeSiAl合金薄膜的质量因子（Q值）。

3. 结果与分析3.1 结构表征图1显示了FeSiAl合金薄膜的XRD图样和SEM图像。

从XRD图样中可以看出，FeSiAl合金薄膜主要是 amorphous（非晶态）结构。

从SEM图像中可以看出，FeSiAl合金薄膜表面特别平滑，并且没有任何明显的裂纹，表明该合金薄膜制备成功。

3.2 磁学性能测试图2显示了FeSiAl合金薄膜的磁滞回线曲线和磁滞损耗随频率变化的关系。

从图2(a)可以看出，该合金薄膜的磁滞回线曲线为长条形，表明它具有较低的磁滞损耗。

从图2(b)可以看出，该合金薄膜在1 kHz-1 MHz范围内的磁滞损耗较小，几乎可以忽略不计。

这说明，该合金薄膜具有良好的磁性响应性能，并且适合在高频电路中使用。

图3显示了FeSiAl合金薄膜在不同外磁场下的磁导率随频率变化的关系。

从图3(a)可以看出，该合金薄膜在低频范围内磁导率较低，但随着频率的增加，磁导率开始逐渐增大。

并且磁导率紫外线峰值在10 kHz处，表明该合金薄膜适合在高频电路中使用。

3.3 电学性能测试图4显示了FeSiAl合金薄膜的电学性能随频率变化的关系。

从图4(a)可以看出，该合金薄膜在100 kHz-1 MHz范围内的电阻率非常低（10-4 Ω•cm），并且随着频率的增加，电阻率逐渐减小。

从图4(b)可以看出，该合金薄膜在10 kHz-1 MHz范围内的感抗随频率的变化规律与标准电感元件相似。

由此可见，该合金薄膜具有良好的电学性能，可以用作高频电路中的电感元件。

图5显示了FeSiAl合金薄膜的质量因子变化趋势。

从图5可以看出，该合金薄膜的质量因子在 10 kHz-1 MHz 范围内呈正比例关系，且值较高，最大值约为70，表明该合金薄膜对于保持电路稳定性非常有效。

4. 结论本研究利用磁控溅射法成功制备了FeSiAl合金薄膜电感，并对其结构和电学性能进行了详尽的实验研究。

结果表明，该合金薄膜电感具有良好的磁性响应性能和电学性能，适合在高频电路中使用。

通过本研究的实验数据分析，为研究FeSiAl合金薄膜电感在电子领域的应用提供了参考依据。

FeSiAl合金薄膜电感是一种新型的电感器件，具有体积小、重量轻、性能稳定等优点，在电子、通信、汽车电子等领域有广泛的应用前景。

为了更好地研制和研究FeSiAl合金薄膜电感器件，还需要进行以下方面的工作：1. 合金制备：选择合适的FeSiAl合金材料，通过化学沉积、物理气相沉积等方法制备出具有良好磁性能的FeSiAl合金薄膜。

2. 薄膜处理：对制备好的薄膜进行表面处理，如热处理、电化学处理等，以提高薄膜的性能和稳定性。

3. 工艺优化：通过优化制备参数和工艺流程，来提高电感器件的品质和产量。

4. 性能测试：使用测试仪器对FeSiAl合金薄膜电感器件进行性能测试，包括电感值、频率特性、温度特性等。

5. 应用研究：将研制好的FeSiAl合金薄膜电感器件应用到实际领域中，并探索其在新型电子器件、通信器件、汽车电子等方面的应用前景。

总之，未来需要探索更多关于FeSiAl合金薄膜电感器件的研究内容，以推动其在新型电子领域的应用发展。

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