6.1 磁泡材料的構造和特性
磁泡材料是指在一定外加磁場作用下具有磁泡疇結構的磁性薄膜材料。當外加磁場增加到某一程度時，磁性晶體的一些磁疇便縮成圓柱狀，其磁化強度與磁場方向相反，在外磁場作用下可以移動，像一群浮在膜面上的小水泡(稱為磁泡)。泡的存在與否對應於資訊存貯中的「1」和「0」即可作為存貯器使用。
磁泡存貯器的載體是一磁化向量垂直於膜面的磁性薄膜，用光刻的方法將坡莫合金薄膜作成適當的形狀(如t-i棒)，在平面磁場的驅動下可使磁泡做發生(記錄)、傳輸、**、消滅(擦除)和讀出等動作，以此來實現磁泡的記錄和檢測資訊的功能。用磁泡作存貯器件的設想是2023年由美國貝爾實驗室提出的，它的特點是無機械活動零件、完全固體化、可靠性高，體積小、質量輕，與半導體存貯器相比，具有非易失性，抗輻射、耐惡劣環境、很少需要維修等優點。國外磁泡存貯器已用在軍用微機、飛行記錄器、終端機、**交換機、數控工具機、機械人等方面。
特別是用其製作的記錄器，可靠性大為改善，因此解決了衛星、火箭發射和飛行過程中記錄器易出故障的問題。中國也將磁泡器件用在飛彈飛行記錄器中。
作為小型可攜式存貯系統，磁泡存貯器具有得天獨厚的長處，但由於在記錄密度和訪問速度上不敵磁碟和以後發展起來的光碟，它的應用範圍只限於軍事、航天和電子交換機等方面，晶元的容量為4mb。可用作磁泡的材料主要有石榴石型稀土鐵氧體系、tb-fe系、cd-co系非晶磁膜、鈣鈦石型鐵氧體系等。
一、磁泡的構成：
磁泡(mag***ic bubble)是在磁性薄膜中形成的一種圓柱形磁疇。下圖給出了垂直磁化膜中磁疇與偏置磁場的關係。在膜面垂直方向易磁化軸的鐵磁性薄片上不加外磁場hb時，形成圖6-1(a)所示的磁疇方向向上和向下的迷宮狀結構。
外加磁場hb時，與磁場同向的磁疇因在能量上穩定，逐漸長大，而反向磁疇卻變小[圖6-1 (b)]。如果hb進一步加大，則在某一範圍內，會形成孤立的圓柱狀磁疇[圖6-1 (c)]，這就叫磁泡。磁場更進一步增大時，磁泡逐漸變小，當外磁場達到某一強度時，hb稍微增加，磁泡會突然消失。
圖6-1 垂直磁化膜中磁疇與偏置磁場的關係
二、磁泡的特性
磁泡存貯器是用磁泡薄膜材料做成的，要求具有一定的特性，
以便在一定偏置直流磁場作用下，形成數目很多、比較穩定的
磁泡。表徵磁泡材料的特性主要有兩個引數，即品質因子（ｑ）和材
料特徵長度 （ｌ）。
品質因子式6-1）
材料特徵長度式6-2）
式中，ku為磁各向異性；ms為飽和磁化強度；σw為疇壁能（，a為交換積分常數）。
最佳磁泡直徑(d)和薄膜厚度（h）分別與特徵長度（l）的關係為：d=8l和h=4l（為了增大磁泡的檢出訊號，一般取h=8l）。
表徵磁泡動的特性也有兩個引數，即磁泡遷移率μｗ （單位磁場下的平面疇壁的移動速度）和材料臨界速度ｖｐ。其表示式分別為：
磁泡遷移率式6-3）
材料臨界速度式6-4）
式中，ａ為交換積分常數；α為阻尼係數；γ為旋磁比。
由於磁泡是在一定外加恆磁場條件下才形成的，其最低值和最高值分別用h2和h0 表示，兩者相差幾百安每公尺為佳，但對於乙個薄膜來說，h0 值偏差不能超過1/10ms。為減小驅動磁場和功率，希望磁泡疇壁矯頑力低。另外，要求磁泡在外界驅動磁場作用下運動要快，這就要求疇壁的遷移率μｗ 要大，以提高磁泡傳輸資訊的速度，一般在8×103～8×104cm/(s·a/m）。
綜合上述特性可以看出，材料的ku、a和ms 都要適當，並要求薄膜的厚度h小，這樣才能使泡徑小 （d≌2h），磁泡穩定，運動較快。除此，還要求磁泡各磁參量對溫度、時間、振動等環境因素的穩定性要高。石榴石鐵氧體是比較實用的磁泡薄膜材料，其次是六角鐵氧體。
幾種典型磁性石榴石材料的組成及其特性見表6-1。
表6-1 典型磁性石榴石材料的組成及特性
6.2 磁泡材料應具備的條件
作為磁泡材料，關鍵是能實現垂直磁化，且磁泡容易反轉，其應具備如下條件：
（1） 作為垂直磁化的條件，要求垂直單軸磁各向異性能k⊥應分別滿足：
式6-5)
（2）磁泡的直徑要小，磁學特性與溫度相關性要小。同時要求材料晶格缺陷要小，且為透明膜。磁泡直徑 d 與外加磁場強度有關，而其最小直徑決定與材料自身的磁學特性，即與材料的自發磁化ms和疇壁能σw有關：
式6-6)
（3）磁泡的遷移率要比較大。由式知，為提高磁泡的遷移率，材料的k⊥不宜過大。同時，若材料的 k⊥值過大，還會導致磁泡直徑大，不利於高密度記錄，因此必須探求最佳磁學特性的範圍。
6.3 磁泡材料
磁泡材料主要有單晶石榴石外延薄膜和非晶態合金薄膜兩種型別，目前使用的是單晶石榴石外延膜，其基片是非磁性的ggg（gd3ga5o12：釓鎵石榴石）。
最早曾用正鐵氧體（refe3：re為y或la～lu的稀土元素，亞鐵磁體）做磁泡材料，但由於磁矩很低，以致泡徑大到100μm，無法達到高密度。另外，正鐵氧體是弱鐵磁性材料，因此，成分可調範圍小，難以生長無缺陷的大單晶。
更不利的是缺乏合適的襯底，製作正鐵氧體外延膜尤為困難。另外，六角晶系鐵氧體雖具有單軸各向異性，但由於疇壁遷移率很低，因而資料傳輸速率極低，所以不能採用。
直到2023年初，博貝克等人發現了石榴石（m3fe5o12）具有感生單軸各向異性，這為磁泡技術的發展開闢了廣闊的前景。幾十年來，對石榴石磁泡材料進行了大量的試驗和研究，其中包括**小泡徑材料，以提高儲存密度；提高疇壁遷移率，以便提高資料傳輸速率；同時改善溫度係數以滿足應用的要求。目前常用的材料有：
(euer)3(fega)5o12，(euy)3(fega)5o12，(**y)3(fega)5o12，(y**luca)3(fege)5o12等。通用的磁泡外延膜材料有四個系列，而最通用的是 ca-ge系列，調整組分元素和元素摩爾比，可以獲得不同泡徑和不同效能的材料。表6-2中彙總了以yig為主開發的各種磁性石榴石的泡徑、飽和磁感應強度、膜厚等有關資料。
圖6-2中分組表示不同磁泡材料的適用範圍。
表 6-2 磁性石榴石系磁泡材料及磁泡直徑
2023年發現了非晶態磁泡材料，泡徑約在0.08～5μm 之間，疇壁遷移率為61.5～376.
9cm/sa/m。這種材料適合製造高密度，高操作速度的磁泡存貯器。因為是非晶態，所以製作薄膜時無需單晶基片，並省去了單晶生長、切割、研磨、拋光等大量繁瑣的工藝，同時降低了成本。
然而非晶態磁泡材料有溫度效能差的明顯缺點，所以很難用此種材料製作磁泡器件。
6.4 磁泡器件的製作
磁泡儲存器和半導體積體電路製作工藝類似。製作時先製備基片，在基片上外延生成一層石榴石單晶膜，然後蒸發、光刻磁路和導體做成晶元，進而組裝成器件，其工藝流程如圖6-3所示。下面著重介紹ggg單晶的生長、基片的製備以及磁泡外延膜製備技術。
圖 6-3 製備磁泡器件的工藝流程
1．ggg單晶的生長
要獲得理想的磁泡器件，必須要有好的ggg單晶作磁泡基片材料。一般對它有嚴格的要求：
平均晶格常數12.382±0.001；
橫切面晶格常數變化<0.0005；
無核心；
無包雜；
位錯密度<5個/cm2；
直徑變化<1%；
直徑一般應不小於25mm。
為了生長出滿足上述要求的ggg單晶，最重要的是單晶爐的熱穩定性和機械穩定性要好，使得在整個比較長的生長週期內保持最佳的生長條件，生長出的單晶一致性和重複性好。一般採用自動控制方法生長ggg單晶。此外，為了獲得缺陷密度低的晶體，原料的質量也有一定的要求，ga2o3的純度至少應為99.
999%，gd2o3應為99.99%，其中二價雜質應在百萬分之一至五的範圍內，並且單晶生長應在淨化房間內進行。
2．ggg基片製備
要把ggg單晶加工成單晶薄片，薄片必須表面高度平整、表面粗糙度小於ra 0.008μm、無損傷，還要有合適的厚度（約 0.4mm），否則將會帶來不良的影響。
如果 ggg 薄片表面上存在劃痕，會引起外延膜的不連續，並引入大量的缺陷。表面不平，將使光刻掩膜不能很好地與基片保持平行，造成光刻圖形畸變，從而在大面積光刻中嚴重影響精度，造成套刻失敗。基片厚度不合適，會造成工藝上一系列的困難。
ggg 單晶薄片製備工藝基本上與矽單晶元相同，只是化學機械拋光和退火等有所差異。
化學機械拋光所用拋光劑一般用矽膠拋光膏，也可以用矽材料生產廢液或水玻璃加入適量的鹽酸配製。ph 值約 10，拋光碟轉速為 50～100r/min，被拋光壓強為 100～300g/cm2，給拋光料速度1滴/秒。退火時，將ggg單晶元放在鉑金舟中，在空氣中以200℃/h公升溫至1200℃，保溫3h，然後以200℃/h降溫至400℃，然後隨爐冷至室溫。
3．磁泡外延膜製備
在獲得***的基片後，就可以生長磁泡外延膜。圖6-4和圖 6-5 分別給出了化學氣相沉積（cvd）外延法和液相外延法（lpe）的示意圖。目前多採用 lpe 技術外延製備單晶磁性石榴石膜。
在圖 6-6所示fe2o3-yfeo3系相圖中，acb所示區域液相與yig共存。使其處
於飽和溫度ts下，經一段時間的攪拌達到飽和，從該狀態慢慢冷卻到晶體生長溫度tg，過冷度為δt＝ts－tg，在基板旋轉的同時，浸入熔融液體中，開始外延生長。控制旋轉速度及基板水平度，可獲得膜厚均勻的石榴石膜。由於該方法是在熔點以下的低溫進行生長，可以獲得晶體缺陷很少的優質單晶膜。
第六章第六章財務計畫
6.1 資金 投資比例餅圖 希吉雅食品責任 成立初期，準備籌集資金100萬元。發起人自投60萬元，申請大學生創業貸款30萬元,10萬元尋求投資，企業固定資產作投資160萬元，向銀行貸款100萬元。共計註冊資本360萬元。投資比例如圖所示 圖8 1 投資比例 創業自籌資金由創業者個人以其個人名義籌集的...
材料力學第六章
1 受彎構件橫截面上有兩種內力 彎矩和剪力。彎矩m在橫截面上產生正應力 剪力在橫截面上產生剪應力。2 已知橫截面上的內力，求橫截面上的應力屬於靜不定問題，必須利用變形關係 物理關係和靜力平衡關係。彎矩產生的正應力是影響強度和剛度的主要因素，故對彎曲正應力進行了較嚴格的推導。剪力產生的剪應力對梁的強度...
第六章建築材料
6.1材料的基本性質 一 材料的基本性質 1 材料的性質 物理性質 力學性質 化學性質 耐久性。材料的基本性質 物理性質 力學性質 耐久性。2 密度 表觀密度 堆積密度單選1 密度 絕對密實狀態下單位體積的質量 表觀密度 材料自然狀態下，單位體積的質量，包括固體物質體積和孔隙 堆積密度 自然堆積狀態...