● 摘要
在信息技术和纳米技术快速发展的背景下，纳米磁性薄膜已经在信息产业中得到了广泛应用，在磁存储器，磁开关元件，磁性传感器和高密度磁记录等方面起到了非常重要的作用。纳米磁性薄膜材料，因其独殊的磁性特征引起了防伪领域一定的关注。由于柔性薄膜易于后续成型加工，利于与其它防伪应用技术或特征进行集成设计，以多种形式应用于防伪产品中，因而研究柔性纳米磁性薄膜将对现有防伪技术的多样化具有深远的意义。
本文采用真空卷绕直流磁控溅射技术，在PET柔性基材上成功制备了FeNiCr纳米单层磁性薄膜和FeNiCr/Cr纳米双层磁性薄膜。系统研究了FeNiCr纳米单层薄膜的磁性能，阐述了FeNiCr薄膜平面内磁各向异性的形成机理，确定了FeNiCr薄膜材料磁性机读的临界厚度和易磁化方向。文中首先讨论了磁控溅射功率对薄膜成分和薄膜厚度的影。其次运用检测手段，分析研究了FeNiCr薄膜的形貌特征、表面粗糙度和粒径尺寸等方面。最后运用振动样品磁强计对FeNiCr薄膜的磁学性能进行测定，研究分析了薄膜粒径尺寸和厚度对矫顽力的影响，以及薄膜的磁各向异性。FeNiCr纳米单层磁性薄膜特殊的磁学性能具备防伪功能材料应用的可能性。
与FeNiCr纳米单层薄膜相比，添加Cr层后的FeNiCr/Cr纳米双层薄膜具有更高的矫顽力，揭示了Cr层改变FeNiCr/Cr纳米双层薄膜磁学性能的作用机制。在FeNiCr/Cr纳米双层薄膜的磁性能研究中，对FeNiCr/Cr双层薄膜的层结构、微观结构、表面形貌和表面粗糙度进行了分析，并讨论了Cr层对双层薄膜体系粒径尺寸的影响。文中分别从FeNiCr层厚度和Cr层厚度两个影响因素对FeNiCr/Cr薄膜磁性能进行了系统研究：一是FeNiCr(ynm)/Cr(68nm)双层薄膜的矫顽力Hc与FeNiCr层厚度的倒数1/tFM之间具有很好的线性关系；二是与FeNiCr单层薄膜相比，由于Cr层的引入，FeNiCr(189nm)/Cr(xnm)磁滞回线都有一个明显的偏移量，且矫顽力也有所增加。通过实验结果和理论结果，预测出用于区分磁性能差异的Cr层临界厚度。
自行设计和研制了检测大巴克豪森效应信号的磁性传感器和检测装置，具有快速读取、分离和准确识别的优点，满足在线清分和便携式检测的机读要求。利用该检测装置，对FeNiCr单层薄膜和FeNiCr/Cr双层薄膜的磁化翻转信号和翻转时间进行分析研究。确定了FeNiCr单层薄膜材料磁性机读的临界厚度为189nm。通过对FeNiCr/Cr双层薄膜机读数据拟合得到，当Cr层厚度≥50nm时，FeNiCr(189nm)/Cr(xnm)双层薄膜的磁化翻转信号幅值强度为零，揭示了FeNiCr/Cr双层薄膜的磁性能发生了本质性的改变。结果证明50nm厚度可以作为一个理想临界厚度用于定性区分磁化翻转信号的“有”与“无”。
通过对FeNiCr纳米单层薄膜和FeNiCr/Cr纳米双层薄膜的磁学性能系统地研究发现，FeNiCr薄膜材料体系的机读信号的磁性特征隐蔽，难于被仿造，且易于配套的专用检测装置或设备进行信号识别和提取，具有响应时间短和识别准确率高的优点。
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