Ta/NiFe/Cu/NiFe/FeMn/Ta自旋阀多层膜的X射线光电子能谱的研究

实验表明：Ta／NiFe／FeMn／Ta多层膜的交换耦合场(Hex)要大于Ta／NiFe／Cu／NiFe／FeMn／Ta自旋阀多层膜中的以Hex。为了寻找其原因，用X射线光电子能谱(XPS)研究了Ta(12nm)／NiFe(7nm)，Ta(12nm)／NiFe(7nm))／Cu(4nm)和Ta(12nm)／NiFe(7nm)／Cu(3nm)／NiFe(5nm)3种样品，研究结果表明，前两种样品表面无任何来自下层的元素偏聚；但在第3种样品最上层的NiFe表面上，探测到从下层偏聚上来的Cu原子。我们认为：Cu在NiFe／FeMn层间的存在是Ta／NiFe／Cu／NiFe／FeMn／Ta自旋阀多层膜的Hex低于Ta／NiFe／FeMn／Ta多层膜Hex的一个重要原因。     

自旋阀多层膜[NiFe／Cu／Co／Cu]n的GMR效应研究

巨磁电阻(GMR)硬盘磁头由于具有灵敏度高,稳定性好,巴克豪森噪音小等重大优点,使它在信息存储领域引起了一场新的革命。本文报道了一种自旋阀型多层膜[NiFe／Cu／Co／Cu]n的实验研究和理论分析。研究了工艺条件和多层膜结构对巨磁电阻效应的影响,通过对制备条件的优化选择,在常温下得到巨磁阻系数为8％,饱和场强260Oe的优质自旋阀多层膜材料。     

低矫顽力GMR磁传感器及其单畴模型的研究

在硅片上制备结构为Ta/NiFeCr/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta的IrMn顶钉扎自旋阀薄膜,并最终制成了一组基于此自旋阀结构的GMR磁传感器芯片.利用弱磁场下的退火工艺,改变薄膜易磁化轴的方向,当退火温度为150℃、外加磁场为120 Oe时,GMR芯片的矫顽力可以降至0.2 Oe以下.同时建立了一种自旋阀自由层的单畴模型,用以解释这一退火效应.利用Matlab计算GMR芯片的Meff-H曲线,所得到的计算结果与实验结果一致.所以,自旋阀自由层易磁化轴的方向与GMR磁传感器的性能有着密切的关系.     

FeCo-Al2O3纳米颗粒膜的TEM观察

自从1988年在Fe/Cr多层膜中发现巨磁电阻效应(GMR)以来,GMR薄膜以其丰富多彩的基础研究内涵和在磁记录介质和传感器等领域宽广的应用前景而成为近年来薄膜研究的热点之一.而随后在Co-Cu、Co-Ag等纳米颗粒膜中也发现了巨磁电阻效应,纳米颗粒膜更以其简便的制备工艺而倍受青睐.虽然目前人们对颗粒膜的GMR效应提出了一些理论解释[1,2],但是这些理论不能完全解释实验中所观察到的现象,因此有关颗粒膜的微结构与GMR性能的内在关系仍有待进一步的研究.本文采用多靶磁控溅射方法制备了一系列不同体积分数(25～51vol.%FeCo)的FeCo-Al2O3纳米颗粒膜,研究了其微结构和GMR性能的关系.     

Cu/TaN多层膜的表面形貌分形特征

用磁控溅射工艺,在Si(111)基片上沉积不同调制周期L的Cu/TaN多层膜.用原子力显微镜(AFM)测定薄膜微结构与表面形貌,并基于分形理论研究了薄膜表面形貌.结果表明:TaN调制层为非晶结构,而Cu调制层为多晶结构;Cu调制层比TaN调制层具有较大的分形维数Df值,且随着L增加,Df不断增加;与Cu单层膜相比,最外层为Cu调制层的Cu/TaN多层膜的Df较小;与TaN单层膜相比,最外层为TaN调制层的Cu/TaN多层膜的Df较大;随着L增加,多层膜与对应的单层膜之间的Df差值逐渐减小.     

不同调制周期Cu/TaN多层膜的微结构与表面形貌

采用磁控溅射方法在Si(111)基底上沉积不同调制周期的Cu/TaN多层膜,用X射线衍射仪(XRD)与原子力显微镜(AFM)表征薄膜微结构与表面形貌,研究了不同调制周期L薄膜的微结构与表面形貌.结果表明:不同L的TaN调制层均为非晶结构,多晶Cu调制层的晶粒取向组成随着L改变而变化; Cu调制层的表面粗糙度Rrms.大于TaN调制层的Rrms;与Cu单层膜相比,最外层为Cu调制层的Cu/TaN多层膜的Rrms较小;与TaN单层膜相比,最外层为TaN调制层的Cu/TaN多层膜的/Rrms较大;随着L增加,多层膜与对应的单层膜之间的兄Rrms差值逐渐减小.     

低矫顽力GMR磁传感器及其单畴模型的研究

在硅片上制备结构为Ta/NiFeCr/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta的IrMn顶钉扎自旋阀薄膜,并最终制成了一组基于此自旋阀结构的GMR磁传感器芯片。利用弱磁场下的退火工艺,改变薄膜易磁化轴的方向,当退火温度为150℃、外加磁场为120Oe时,GMR芯片的矫顽力可以降至0.2Oe以下。同时建立了一种自旋阀自由层的单畴模型,用以解释这一退火效应。利用Mat-lab计算GMR芯片的Meff-H曲线,所得到的计算结果与实验结果一致。所以,自旋阀自由层易磁化轴的方向与GMR磁传感器的性能有着密切的关系。     

Ni80Fe20/Cu基磁性多层膜和自旋阀的微结构

用高分辨电子显微学及平行电子能量损失谱方法研究了Ni80Fe20/Cu基磁性多层膜和自旋阀的显微结构.高分辨像显示,磁性多层膜及自旋阀均具有沿薄膜生长方向的柱晶结构.Ni,Fe,Cu和Mn元素的成分分布图显示,柱晶内仍保持完整的层状结构.沿薄膜生长方向的自旋阀元素分布曲线分析表明,NiFe层中的Ni元素沿柱晶晶界向相邻Cu层扩散.讨论了这些低维磁电子学材料的显微结构对磁输运性能的影响.     

低矫顽力GMR磁传感器及其单畴模型的研究

在硅片上制备结构为Ta/NiFeCr/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta的IrMn顶钉扎自旋阀薄膜，并最终制成了一组基于此自旋阀结构的GMR磁传感器芯片。利用弱磁场下的退火工艺，改变薄膜易磁化轴的方向，当退火温度为150℃、外加磁场为120Oe时，GMR芯片的矫顽力可以降至0.2Oe以下。同时建立了一种自旋阀自由层的单畴模型，用以解释这一退火效应。利用Mat-lab计算GMR芯片的Meff-H曲线，所得到的计算结果与实验结果一致。所以，自旋阀自由层易磁化轴的方向与GMR磁传感器的性能有着密切的关系。     

热稳定自旋阀磁传感器及其性能优化研究

对一种Ta/NiFeCr/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta结构的顶钉扎自旋阀进行了优化.对自旋阀各层材料在整个结构中所起的作用进行了分析,并通过实验,研究自旋阀中每一层的厚度对磁电阻变化率(MR)的影响.最终得到了在80℃下磁电阻变化率高达10.5%的GMR自旋阀.     

曲折型三明治结构FeNi/Cu/FeNi多层膜巨磁阻抗效应研究

采用微机电系统(MEMS)技术在玻璃基片上制备了曲折型三明治结构FeNi/Cu/FeNi多层膜,在电流频率1～40 MHz范围内研究了FeNi/Cu/FeNi多层膜的巨磁阻抗(GMI)效应,并分别通过改变FeNi薄膜的宽度、厚度和Cu薄膜的宽度,研究了尺寸对巨磁阻抗效应的影响,当磁场Ha施加在薄膜的纵轴时,巨磁阻抗变化...     

底钉扎与顶钉扎结构在磁传感器中应用研究

该文采用高真空磁控溅射技术分别制备了无缓冲层的NiFe/IrMn和IrMn/NiFe及有缓冲层的IrMn/NiFe 3种结构薄膜,并用振动样品磁强计对样品磁性能进行测试。结果表明,直接在Si上淀积NiFe/IrMn和在适当厚度的Ta/NiFe或Cu层作为缓冲层上淀积IrMn/NiFe的2种结构,有很大的交换偏置场。这样大的交换偏置场适合应用于顶钉扎和底钉扎结构的自旋阀巨磁电阻器件。     

Microstructure in Ni_(80) Fe_(20)/Cu magneticmultilayers and spin valve

用高分辨电子显微学及平行电子能量损失谱方法研究了Ni80Fe20Cu基磁性多层膜和自旋阀的显微结构。高分辨像显示,磁性多层膜及自旋阀均具有沿薄膜生长方向的柱晶结构。Ni,Fe,Cu和Mn元素的成分分布图显示,柱晶内仍保持完整的层状结构。沿薄膜生长方向的自旋阀元素分布曲线分析表明,NiFe层中的Ni元素沿柱晶晶界向相邻Cu层扩散。讨论了这些低维磁电子学材料的显微结构对磁输运性能的影响。     

热稳定自旋阀磁传感器及其性能优化研究

对一种Ta/NiFeCr/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta结构的顶钉扎自旋阀进行了优化。对自旋阀各层材料在整个结构中所起的作用进行了分析,并通过实验,研究自旋阀中每一层的厚度对磁电阻变化率(MR)的影响。最终得到了在80℃下磁电阻变化率高达10.5%的GMR自旋阀。     

纳米氧化层对坡莫合金薄膜性能的影响

采用磁控溅射的方法制备了Ta/NiFe/Ta磁电阻薄膜,分别将CoFe-NOL和Al2O3插层引入NiFe薄膜,研究纳米氧化层(NOL)对NiFe薄膜性能的影响。实验结果表明:将CoFe-NOL引入NiFe薄膜,CoFe-NOL对NiFe薄膜性能有重要影响,并且CoFe-NOL在薄膜中的位置不同影响效果也不同;CoFe-NOL处于Ta/NiFe界面时,由于破坏了NiFe薄膜的织构,导致了NiFe薄膜的各向异性磁电阻(AMR)值的减小和矫顽力的上升;CoFe-NOL处于NiFe/Ta界面时,则不会破坏NiFe薄膜的织构,其AMR值和矫顽力基本没有变化。将Al2O3插层引入NiFe薄膜,由于Al2O3插层的"镜面反射"作用,合适厚度的Al2O3插层可以改善薄膜的微结构,提高薄膜的磁电阻值,改善薄膜的磁性能。当Al2O3插层厚度为1.5 nm时,NiFe薄膜有最佳的微结构和性能。     

巨磁阻生物传感器阵列及专用锁相放大器设计

EW_GⅠ是基于GMR(巨磁阻)传感器,用于检测血样中特种病毒的正在研发的生物芯片系统。叙述了其巨磁阻传感器阵列以及后端锁相放大IC电路的设计及实现。该阵列包含32个GMR传感器单元和2个传感器参考单元,形成多路的半桥式惠斯通电桥,用于感应绑定磁球的附加磁场。每个单元(100μm×100μm)由长1mm、宽7μm的巨磁电阻蜿蜒而成,该电阻采用[Ag(2nm)/NiFe(6nm)/Cu(2.2nm)/CoFe(4nm)]20结构,采用Ag作为镜面层,其饱和磁场小于等于30mT,GMR值约6%,单个传感器电阻约为780Ω。配套的锁相放大芯片包括了信号通道、参考通道、前置低噪声放大器、带通滤波器、可控增益放大器、相敏检测电路、正交移相电路、差分直流放大电路八个部分,整个设计功耗小于50mW@Vcc=3V。     

磁性材料、超导材料和器件

TM274 99050075Fe/[ NIFe/Cu]3。多层腆线列阵的铁磁共振研究/陈慧余,李志超,付绍军,金嗣昭,梁任又(中国科技大学物理系).物理学报4一1999,48(5)一936一941用铁磁共振(FMR)技术研究Fe/[ NIFe/C司3。多层膜线列阵的特性,线列阵采用激光全息先浏和离子束刻蚀技术加工,线密度为250线/mm和500线/mm.线列阵样品的FMR谱在稍高于主峰(声学峰)的共振场下有光学峰出现,相当层间交换藕合为反铁磁型.光学峰与声学峰的峰位间距沿易轴小于沿难轴.又,来自非磁Cu夹层的顺磁共振峰的幅度远大于原始的连续膜,说明线列阵加工致使层结构退化.图2表1参13…     

巨磁电阻(GMR)传感器芯片技术背景简介

<正>1988年,法国巴黎大学Fert研究小组在纳米结构的磁性多层膜中,发现膜电阻随外加磁场发生巨大变化的现象,较传统的磁各向异性磁电阻(AMR)大一个数量级以上,称之为巨磁电阻(GMR)效应。其物理机制与传导电子自旋散射相关。     

Pd/W/Si(111)多层膜形成硅化物的研究

本文对 Pd/W/Si(111)多层膜系统在稳定退火条件下形成硅化物作了研究.实验结果表明,富Pd组分的多层膜对WSi_x的晶化有明显的诱导作用.多层膜中单层膜厚的增加减弱了诱导晶化作用.利用多层膜可模拟共淀积多元膜,实现硅化物的浅接触.     

FeCuNbCrSiB薄膜的制备及其巨磁阻抗效应研究

采用磁控溅射方法,在玻璃基片上制备了非晶的Fe73.5Cu1Nb3Cr0.5Si13B9薄膜及三明治结构M/C/M(M为Fe73.5Cu1Nb3Cr0.5Si13B9;C为Cu)的多层膜。在频率(1~40)MHz下,研究了薄膜材料的巨磁阻抗(GMI)效应随外加磁场的变化关系。结果表明:单层膜的GMI效应较小,只有4.4%;而三明治结构多层膜的GMI效应,比单层膜有较大幅度的提高,在5MHz、120Oe下,纵向和横向GMI效应分别达–17.4%和–20.7%。薄膜材料的纵向GMI效应随外加磁场变化呈现先增后减,而横向GMI效应随外加磁场的增加而单调递减,其变化规律与薄膜的易轴取向有很大关系。