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- 研究發(fā)現(xiàn)柔性金屬薄膜磁性調(diào)控新維度
- 來(lái)源：寧波材料技術(shù)與工程研究所 發(fā)表于 2026/3/6
柔性磁傳感器兼具柔性電子的可變形性與磁傳感器的非接觸、矢量探測(cè)優(yōu)勢(shì)，但其制備與使用產(chǎn)生的各類應(yīng)變影響器件工作的穩(wěn)定性。
此前，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所團(tuán)隊(duì)通過(guò)襯底彎曲、機(jī)械拉伸、各向異性熱膨脹等方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)柔性磁性薄膜中均勻應(yīng)變的定量控制，揭示了應(yīng)變對(duì)柔性鐵磁薄膜和交換偏置異質(zhì)結(jié)磁各向異性的調(diào)控規(guī)律，并發(fā)展了多場(chǎng)耦合生長(zhǎng)和界面調(diào)制等方法，提升了柔性薄膜磁性能的應(yīng)變穩(wěn)定性。近期，研究團(tuán)隊(duì)將成果進(jìn)一步拓展至復(fù)雜應(yīng)變對(duì)柔性磁性薄膜的調(diào)控規(guī)律和機(jī)制。
團(tuán)隊(duì)以具有磁斯格明子結(jié)構(gòu)的Pt/Co/Ta多層膜為研究對(duì)象，采用預(yù)拉伸彈性聚二甲基硅氧烷襯底，結(jié)合磁控濺射技術(shù)，利用薄膜與襯底間的模量差異，在預(yù)應(yīng)變釋放后的Pt/Co/Ta薄膜中構(gòu)筑了微褶皺結(jié)構(gòu)，并引入非均勻應(yīng)變分布。磁力顯微鏡觀測(cè)顯示，不同磁場(chǎng)下斯格明子的密度與尺寸呈現(xiàn)空間非均勻性，并在褶皺波峰兩側(cè)出現(xiàn)不對(duì)稱分布：在負(fù)應(yīng)變梯度區(qū)域，斯格明子更易穩(wěn)定存在，密度更高、尺寸更大；在正應(yīng)變梯度區(qū)域則相反。利用面內(nèi)應(yīng)變梯度，斯格明子密度可在1μm-2至13μm-2范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，尺寸調(diào)控范圍達(dá)85nm至133nm，該調(diào)控效果優(yōu)于均勻應(yīng)變的作用。
微磁學(xué)模擬顯示，該效應(yīng)源于應(yīng)變梯度打破局域反演對(duì)稱性，從而有效調(diào)制界面的相互作用。這種調(diào)控方式具有良好的可逆性和循環(huán)穩(wěn)定性，在多次拉伸—釋放循環(huán)后仍能保持穩(wěn)定，并可以拓展至其他鐵磁多層膜體系。
上述研究為剖析復(fù)雜應(yīng)變對(duì)磁敏材料的調(diào)控規(guī)律和機(jī)制奠定了重要基礎(chǔ)，并為設(shè)計(jì)應(yīng)變穩(wěn)定性好的柔性磁傳感器提供了新思路。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。
褶皺Pt/Co/Ta多層膜的制備、形貌、磁性表征與應(yīng)變分布
磁斯格明子密度、尺寸的不對(duì)稱分布與可逆性調(diào)控
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