随着电子器件的小型化和集成化，对高频软磁材料的需求日益增长。传统的软磁铁氧体虽然频率稳定性好，但饱和磁化强度低且温度稳定性差，不适用于集成电路。如何制备兼具高频稳定性和高饱和磁化强度的软磁材料，成为一个亟待解决的难题。
研究方法
该研究采用冷烧结技术制备了一种具有磁涡旋结构的软磁复合材料。该方法将超细 FeSiAl 颗粒通过 Al₂SiO₅/SiO₂/Fe₂(MoO₄)₃ 多层异质结构进行磁隔离和共价键合。为了研究复合材料的微观结构和磁畴结构，研究人员采用了多种表征手段，包括 X 射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM) 和洛伦兹透射电子显微镜 (L-TEM)。
研究亮点
超高频稳定性: 该材料的磁导率高达13，并在高达1 GHz的频率范围内保持稳定。
高饱和磁化强度: 复合材料的饱和磁化强度高达 105 Am²/kg。
高机械强度: 复合材料的极限抗压强度高达 337.1 MPa。
研究意义
揭示磁涡旋特性: 加深了对磁涡旋结构高频特性的理解。
设计新型磁器件: 为设计新型集成磁器件提供了新的思路和方法。
应用前景广阔: 在高频电感器、射频振荡器和自旋电子器件等领域具有广阔的应用前景。
图1. FeSiAl颗粒的畴结构和静态磁性能。Al₂SiO₅/SiO₂/Fe₂(MoO₄)₃多层异质结构作为磁隔离层，有效地降低了复合材料的矫顽力。磁隔离的涡旋结构促进了磁化旋转过程，有助于提高复合材料的频率稳定性。
这项工作的第一作者是杭州电子科技大学的白国华教授。杭州电子科技大学的张雪峰教授是该论文的通讯作者。
G. Bai, J. Sun, Z. Zhang, X. Liu, S. Bandaru, W. Liu, Z. Li, H. Li, N. Wang, X. Zhang, Vortex-based soft magnetic composite with ultrastable permeability up to gigahertz frequencies, Nature Communications 15(1) (2024) 2238. https://doi.org/10.1038/s41467-024-46650-9
