摘要：磁弹性薄膜中的应力阻抗效应有望在高灵敏应力/应变传感器中得到应用，这引起了人们的广泛研究兴趣。我们利用磁控溅射的方法在玻璃基片上制备了FeCoSiB薄膜和FeCoSiB/Cu/FeCoSiB多层膜，并在真空中退火以获得较好的磁弹性，接着在200kHz～10MHz范围内测试了薄膜的应力阻抗效应。结果表明，退火可增强磁弹性薄膜的应力阻抗效应，并且FeCoSiB/Cu/FeCoSiB多层薄膜比FeCoSiB薄膜具有更高的应力阻抗效应。

    关键词：磁弹性薄膜；应力阻抗；FeCoSiB

    一、引言

    近年来，现代信息技术和工业技术的飞速发展促使各种测试、控制系统向小型化、轻型化方向发展，从而加大了对各种小型化、微型化的电子器件（如微型致动器、微型传感器等）的需求。其中，利用磁弹性材料的应力阻抗效应（StressImpedanceEffect，SI），即磁弹性材料在外加应力的作用下阻抗发生显著变化的现象制成的应力/应变传感器，因具有高灵敏度、小尺寸、响应速度快的特点，引起了人们的广泛注意。

    应力阻抗效应的起源可定性地用趋肤效应来解释[1]。当铁磁材料受到应力时，材料将发生相应的应变，由于磁弹耦合作用，铁磁材料内部的等效磁场会发生变化，进而使铁磁材料自发磁化，并进一步影响材料的有效磁导率，使铁磁材料的趋肤深度δ发生变化，其表达式为：

    （1）

    式中，f—电流频率；ρ—材料电阻率；μeff—有效磁导率。

    对长、高、宽分别为l、w、t的薄膜，其阻抗可表示为：

    Z=(kρl/2w)cth(kt/2)（2）

    式中，k=(1+i)/δ。

    由于磁弹性薄膜磁导率与应力相关，阻抗又与磁导率相关，所以应力作用会引起交流阻抗的变化。

    目前，国内外相继开展了磁弹性材料非晶丝带、薄膜的应力阻抗效应研究，如FeCoSiB、FeSiB、CoSiB薄膜[1]，FeSiB/Cu/FeSiB、CoSiB/Cu/CoSiB[2,3]三明治多层膜以及FeCo/CoB[4,5]多层薄膜。接下来，我们将对FeCoSiB薄膜、FeCoSiB/Cu/FeCoSiB多层薄膜的应力阻抗效应进行初步的探究。

    二、实验

    1、制备过程

    我们采用直流磁控溅射方法在厚0.15mm、宽5mm、长20mm的玻璃基片上制备了FeCoSiB薄膜和FeCoSiB/Cu/FeCoSiB多层薄膜。溅射时用Fe70Co8Si12B10合金作为靶材，本底真空度为4×10-3Pa，溅射气压0.5Pa，溅射功率保持在48W，在溅射过程中沿基片短边方向施加大小为60Oe的磁场。为了消除残余应力，溅射后薄膜在10-3Pa的真空中进行退火，退火温度为250℃，退火时间40min。同时，为了测试方便，采用了如图1所示的掩模。