超薄坡莫合金薄膜各向異性磁電阻的研究.pdf

1、為提升坡莫合金薄膜的應(yīng)用價(jià)值,探索了在坡莫合金薄膜厚度盡可能薄的情況下,如何制備高各向異性磁電阻Ni81Fe19薄膜.利用磁控濺射,制備了一系列超薄 Ta(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)和(Ni81Fe19)1-xCrx(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)薄膜.研究了基片溫度、緩沖層類型、緩沖層厚度等工藝條件對(duì)坡莫合金薄膜各向異性磁電阻和微結(jié)構(gòu)的影響.利用四探針技術(shù)測(cè)量樣品的各向異性磁電阻值,用X射線

2、衍射儀分析樣品的微結(jié)構(gòu),用原子力顯微鏡分析樣品表面形貌.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,得到以下結(jié)論:基片溫度、緩沖層類型、緩沖層厚度等工藝條件對(duì)坡莫合金薄膜各向異性磁電阻和微結(jié)構(gòu)有顯著影響.在室溫下制備的薄膜AMR值幾乎為零,隨著基片溫度的升高,薄膜各向異性磁電阻值隨之增大,基片溫度升至400℃時(shí),薄膜各向異性磁電阻值達(dá)到最大,基片溫度高于400℃時(shí),薄膜各向異性磁電阻值趨于平穩(wěn);逐步增加坡莫合金薄膜緩沖層厚度,薄膜各向異性磁電阻值隨之增大,當(dāng)緩沖

3、層厚度增至某一值時(shí),薄膜AMR值達(dá)到最大,之后進(jìn)一步增加緩沖層厚度,AMR值則急劇下降.以Ta為緩沖層,當(dāng)緩沖層厚度為5nm時(shí),樣品各向異性磁電阻值最大,以(Ni81Fe19)1-xCrx為緩沖層,則緩沖層厚度為4nm,樣品各向異性磁電阻值最大.以(Ni81Fe19)1-xCrx作為薄膜的緩沖層,坡莫合金薄膜AMR值及微結(jié)構(gòu)與緩沖層中Cr的含量密切相關(guān).隨著Cr含量的增加,樣品AMR值隨之增大,當(dāng)緩沖層中Cr含量為32％時(shí),樣品各向異性

4、磁電阻最大,緩沖層中Cr含量高于32％時(shí),樣品AMR值則急劇下降.由XRD分析可見(jiàn),當(dāng)緩沖層中Cr含量x分別取20％,25％,32％,38％,44％時(shí),顆粒平均直徑D分別為10.68nm,13.87nm,23.10nm,18.26nm,13.31nm.由此可知,緩沖層中Cr的含量對(duì)薄膜晶粒尺寸影響明顯.當(dāng)緩沖層中Cr的含量為32％時(shí),薄膜晶粒尺寸最大,結(jié)晶度高,顆粒大小分布也比較均勻.隨著薄膜晶粒尺寸的增大,結(jié)晶度也隨之提高,結(jié)晶度的提