基于NiFeCo/Cu多层膜巨磁电阻效应的磁微球检测

分析了应用于磁性生物检测的GMR传感器的工作原理.直流磁控溅射法制备了Ni65Fe15CO20/Cu多层膜,研究了室温下多层膜的GMR效应对缓冲层(NiFeCo)厚度、间隔层(Cu)厚度及铁磁层(NiFeCo)厚度等参数的依赖关系,得到了GMR值达8.8%的多层膜样品:缓冲层(NiFeCo)5nm,间隔层(Cu)2.4nm,铁磁层(NiFeCo)1.6nm,且饱和场低、磁滞小、灵敏度较高,符合磁性生物检测技术的要求.制备了基于优化参数NiFeCo/Cu多层膜的GMR传感器,对器件的性能进行了测试,结果表明所制备的GMR传感器能够检测磁微球.     

CoFe/Cu多层膜巨磁阻效应的研究

采用直流磁控溅射制备了多层膜Ta/缓冲层/[Co95Fe5/Cu]×12/Co95Fe5/Ta。实验发现,多层膜的磁阻性能受到缓冲层材料、各子层厚度以及退火处理的影响。采用优化的多层膜结构:Ni65Fe15Co20缓冲层厚8 nm、CoFe层厚1.55 nm、Cu层厚2.4nm,沉积态薄膜GMR值达到7.6%;而在外加磁场79.6×103A/m下,250℃保温2 h退火处理后,多层膜的GMR值进一步提高到11.9%,磁滞从18.7×102A/m降低到796 A/m。     

Cu对NiFe/Cu/NiFe层状薄膜的巨磁阻抗效应影响的研究

用直流磁控溅射方法制备了NiFe/Cu/NiFe层状薄膜 ,研究了Cu膜宽度对NiFe/Cu/NiFe层状薄膜的巨磁阻抗效应的影响 ,结果表明 ,层状薄膜的巨磁阻抗效应随Cu膜宽度发生振荡现象 ;并提出了一个等效电路模型直观地解释了层状薄膜增强巨磁阻抗效应的机理     

生物传感用巨磁电阻传感器及其磁珠检测性能

本文采用直流磁控溅射沉积了结构为NiFeCo(缓冲层)/[Cu/NiFeCo]×10/ Ta,巨磁电阻(GMR)值为9.8%的多层膜,利用微细加工技术制备了基于此GMR多层膜的生物传感器,GMR电阻线条的线宽分别为3μm和5μm.测试了单个GMR传感器的特性,并将该传感器件和外接可调电阻组成惠斯通电桥,采用该GMR电桥对Dynal公司的MyOne磁珠进行了检测.分别测试了施加变化垂直磁场和施加间歇式恒定垂直磁场时GMR电桥信号对传感器表面覆盖磁珠的响应,研究了GMR电桥信号和磁珠覆盖率的关系.选用器件电阻线宽分别为3μm和5μm的传感器测试了器件线宽对传感器灵敏度的影响.结果表明,GMR传感器能够检测到磁珠的存在,最低能检测的磁珠数量约100个,且GMR电桥信号与磁珠覆盖率基本成正比,器件的灵敏度与传感器线宽基本成反比.     

Fe为过渡层的Co/Cu/Co三明治巨磁电阻效应的研究

用超高真空电子束蒸发方法成功制备了以不同厚度Fe为过渡层的Co/Cu/Co三明治巨磁电阻样品,与以Cr为过渡层的Co/Cu/Co三明治巨磁电阻样品比较,样品的矫顽力大大减小,因而样品的磁灵敏度有了较大地提高。当Fe过渡层的厚度为7nm时样品的磁电阻值最大。另外,温度更强烈地影响以Fe为过渡层样品的磁电阻值,在77K下样品的磁电阻曲线表现出明显的不对称性,它来源于低温下fcc Fe过渡层的反铁磁性转变。     

基于非晶软磁层的巨磁电阻单元性能研究

采用剥离工艺制备了单元大小为10μm×18μm的CoNbZr/Co/Cu/Co和NiFe/Co/Cu/Co多层膜结构的3×3自旋阀单元阵列,并测试了自旋阀单元的静态和动态巨磁电阻特性.结果表明CoNbZr层对快速磁场变化具有良好的线性响应特性.与NiFe/Co/Cu/Co自旋阀单元相比,微米尺度的CoNbZr/Co/Cu/Co自旋阀单元具有更良好的自旋电子特性,可以应用到包括MRAM器件在内的自旋电子器件中.     

Co/Cu多层膜层间耦合作用的调节

利用在Fe（5nm）/[Co/Cu]30多层膜的隔离层（Cu）中掺入磁性元素Co，引入与相邻Co层之间反铁磁的RKKY作用相竞争的直接的铁磁耦合作用，降低了相邻Co层间的交换耦合作用。在Cu层中掺入不同原子数比例的磁性元素时，饱和磁场有所降低，从而提高了多层膜对外磁场变化的灵敏度。     

不同制备条件下的Co/Cu多层膜的巨磁电阻及铁磁共振研究

用溅射方法制备了几批Co／Cu多层膜和夹层膜样品,通过测试发现：Co／Cu多层膜样品的巨磁电阻与制备条件有关。在较高本底真空和较低工作气压条件下制备的样品具有较大的巨磁电阻,其铁磁共振测试的结果和Heinrich的夹层膜的理论计算结果相吻合．     

Co/Cu纳米多层膜的制备及巨磁阻性能的研究

采用恒电位双电解槽法在硼酸镀液体系中,以单晶Si(111)为基底电沉积制备Co／Cu多层膜,确定了双槽法制备多层膜的工艺条件,为得到优良的多层膜巨磁阻材料,镀液体系中加入了自制的添加剂。并用扫描电镜(SEM)表征了多层膜的断面形貌,小角度X射线衍射(LXRD)谱图中出现了2个衍射峰,大角度X射线衍射(MXRD)谱图中强衍射峰的两侧出现了卫星峰,表明多层膜具有超晶格结构。用物性测量系统(PPMS)测试了Co／Cu多层膜的巨磁阻(GMR)性能,GMR值达到52．52％。     

流动槽滴入法电结晶制备铜钴纳米多层膜

在硼酸镀液体系中采用流动槽滴入法电结晶制得Cu/Co纳米多层膜,通过循环伏安法确定Cu、Co电结晶电位,分别为-0.55V和-1.05V(vs.SCE),通过X射线衍射技术(XRD)和X射线荧光光谱法(XRF)对Cu/Co纳米多层膜的结构、成份进行了分析.并用物性测量系统PPMS测试了Cu/Co多层膜的磁性能,结果表明:电结晶制备的Cu/Co多层膜的矫顽力比较小,仅为34 Oe,适合作巨磁阻磁头材料,其磁电阻随磁场强度的增大而减小,且约在3000 Oe时磁电阻趋于饱和,此时的巨磁阻效应GMR值达到了14%.     

[Co80Fe10Ni10]20Cu80-xCrx块体合金的巨磁电阻效应研究

在氩气气氛中用熔炼法制备了[Co80Fe10Ni10]20Cu80-xCrx系列Cu基巨磁电阻合金．通过光学显微镜、透射电子显微镜、场致发射扫描电镜和电子探针研究了[Co80Fe10Ni10]20Cu80-xCrx合金在1000℃均匀化处理6h后水淬．以及随后的300～700℃，30～150min回火处理的微观结构及组分。用直流四探针法测量了合金的室温巨磁电阻效应(GMR)。结果表明．合金在回火时从基体相中析出了高度弥散的含Fe、Ni、Co的纳米磁性新相。回火温度对合金的磁电阻效应影响很大，样品在600℃温度回火90min时，合金的室温GMR效应最好，可达8．61％。少量合金元素Cr的添加替代(Cr代Cu)消除了Co-Fe-Ni—Cu合金中的混溶裂隙，改善了合金的加工性但也降低了合金的磁电阻效应。     

不连续[NiFe/Ag]_n多层薄膜低场巨磁阻研究

用直流磁控溅射和快速真空磁场退火工艺在玻璃基片上制备了 [NiFe/Ag]n不连续多层膜。从理论上分析了不连续膜低响应、高磁电阻值的机制 ,不连续膜模型介于多层膜模型及颗粒膜模型之间。研究了工艺条件 ,即退火温度、退火时间及空间层Ag厚度对不连续膜巨磁电阻特性的影响 ,并对工艺条件进行了优化 ,在常温下获得巨磁电阻值 13% ,饱和场Hs<80 0A/m ,磁场灵敏度 1 3% / 80Am-1的优质薄膜材料。     

硬磁/反铁磁交换耦合对反铁磁FeMn稳定性影响研究

采用磁控溅射方法在SiO2基体上制备了FePt/FeMn/NiFe/Ta多层膜样品,通过FeMn/NiFe双层膜交换偏置的变化研究了硬磁FePt不同磁化状态对反铁磁层FeMn的影响。实验表明,磁化了的L10相FePt能使FeMn在较薄的情况下(4.5nm)对NiFe产生比较强的交换偏置;而未被磁化的FePt对FeMn/NiFe交换偏置影响并不明显。认为更薄的反铁磁层对另外的铁磁层产生交换偏置是由于硬磁与反铁磁的界面交换耦合作用能增强反铁磁的稳定性。     

电化学沉积法制备Co_(0.36)Cu_(0.64)合金纳米线及其磁性

利用电化学沉积的方法制备了具有fcc结构的Co0.36Cu0.64合金纳米线阵列,并对样品在400-700℃进行了退火处理.X-射线衍射及磁测量结果显示,随着退火温度的升高CoCu合金出现相分离,伴随着相分离矫顽力显著增大.综合分析得到矫顽力的增加是由于纳米线中Co和cu的相分离使得一些Co的单畴颗粒分散在Cu之间造成的.     

FeSiB/Cu/FeSiB多层膜巨磁阻抗效应研究

用磁控溅射法在玻璃基片上制备了FeSiB/Cu/FeSiB多层膜,在100kHz～40MHz范围内研究了FeSiB/Cu/FeSiB多层膜中的巨磁阻抗效应特性.当磁场强度Ha施加在薄膜的长方向时,巨磁阻抗效应随磁场的增加而增加,在某一磁场下达到最大值,然后随磁场的增加而下降到负的巨磁阻抗效应.在频率为3.2MHz时,在磁场强度Ha=2400A/m时巨磁阻抗变化率达到最大值13.50%;在磁场强度Ha=9600A/m时,巨磁阻抗变化率为-9.20%.巨磁阻抗效应的最大值及负的巨磁阻抗效应与多层膜中磁各向异性轴的取向及发散有关.另外,当磁场施加在薄膜的短方向时,薄膜表现出负的巨磁阻抗效应,在频率为3.2MHz,磁场强度Ha=9600A/m时,巨磁阻抗变化率可达-12.50%.     

Ni/Cu双金属纳米线非模板法制备研究

在外加磁场作用下,制备出Ni纳米线,再以Ni纳米线为载体,利用Ni置换溶液中的Cu2+制备出Ni/Cu双金属纳米线,并进行扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)等表征。结果显示样品线性较好、尺寸均匀,约为200 nm,组成为Ni单质和Cu单质,均为面心立方结构,其含量分别为62.34%与36.37%(质量分数)。     

巨磁电阻多层结构——从多层膜到多层纳米线

综述了巨磁电阻多层膜（包括连续多层膜,不连续多层膜,颗粒膜,非匀相合金膜及层状与粒状混合型多层膜）研究的一些结论,着重评述了巨磁电阻多层纳米线的研究进展,包括其制备,表征,传输性能的测定方法,电流垂直于膜面的巨磁电阻（CPP－GMR）,及如何利用多层纳米线的CPP－GMR测定材料的自旋扩散长度和自旋散射不对称因子等材料常数。简要介绍了开发前景。     

三明治结构FeNi/Cu/FeNi多层膜巨磁阻抗效应研究

采用MEMS技术在玻璃基片上制备了三明治结构FeNi/Cu/FeNi多层膜,在1～40 MHz范围内研究了FeNi/Cu/FeNi多层膜中的巨磁阻抗效应特性.当磁场Ha施加在薄膜的长方向时,巨磁阻抗效应随磁场的增加而增加,在某一磁场下达到最大值,然后随磁场的增加而下降到负的巨磁阻抗效应.在频率为5MHz时,巨磁阻抗效应在磁场Ha=800 A/m时达到最大值26.6%.巨磁阻抗效应的最大值及负的巨磁阻抗效应与多层膜中磁各向异性轴的取向及发散有关.另外,当磁场施加在薄膜的短方向时,薄膜表现出负的巨磁阻抗效应,在频率5 MHz、磁场Ha=9600 A/m时,巨磁阻抗效应可达-15.6%.     

交流电化学沉积FeCo合金纳米线阵列及其磁性能研究

采用二步阳极氧化法制备孔结构高度有序的多孔氧化铝(AAO)模板。在不同Fe2+/Co2+摩尔比的电解液中,利用交流电化学沉积,在模板孔内成功制备了FeCo合金纳米线阵列。分别采用透射电子显微镜(TEM),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),X射线衍射仪(XRD)和震动样品磁强计(VSM)对样品的形貌,结构及磁学性能进行了表征。结果表明,制备的FeCo合金纳米线排列有序,粗细均匀;其直径与模板孔径一致,填充率较高,且具有明显的[110]择优取向。VSM测试结果表明,不同溶液浓度下制备的FeCo合金纳米线阵列均具有良好的垂直磁各向异性,易磁化轴沿着纳米线轴线方向。随着电解液Fe2+/Co2+摩尔比的不同,可在一定范围内对FeCo合金纳米线阵列的磁性进行调控,并对其原因进行了讨论。     

不同厚度分层沉积对多层NiFeCo/Ag薄膜GMR效应的影响

用射频磁控溅射法制备了调制周期分别为5 nm、10 nm、15 nm、20 nm的NiFeCo/Ag非连续多层膜.用俄歇能谱仪测量薄膜的成分,用原子力显微镜观测NiFeCo膜层及Ag膜层的表面形貌,用四探针法测量了溅射态的及在280℃、360℃、400℃退火后的多层膜的GMR值.结果表明:薄膜厚度越大,NiFeCo膜层及Ag膜层的表面粗糙度越大.在经各种不同温度退火后,具有[NiFeCo(10nm)/Ag(10nm)]×20结构的多层膜的GMR效应均比其它结构的多层膜的GMR效应强.退火温度也会影响多层膜的GMR值.经360℃退火后,在79.6 kA/m的外加饱和场下[NiFeCo(10nm)/Ag(10nm)]×20呈现出最强的巨磁电阻效应,其GMR值达到11%.