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用價值,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坡莫合金薄膜各向異性磁電阻和微結構的影響.利用四探針技術測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構,用原子力顯微鏡分析樣品表面形貌.根據(jù)實驗結果分析,得到以下結論:基片溫度、緩沖層類型、緩沖層厚度等工藝條件對坡莫合金薄膜各向異性磁電阻和微結構有顯著影響.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,薄膜各向異性磁電阻值達到最大,基片溫度高于400℃時,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,當緩沖

3、層厚度增至某一值時,薄膜AMR值達到最大,之后進一步增加緩沖層厚度,AMR值則急劇下降.以Ta為緩沖層,當緩沖層厚度為5nm時,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值及微結構與緩沖層中Cr的含量密切相關.隨著Cr含量的增加,樣品AMR值隨之增大,當緩沖層中Cr含量為32％時,樣品各向異性

4、磁電阻最大,緩沖層中Cr含量高于32％時,樣品AMR值則急劇下降.由XRD分析可見,當緩沖層中Cr含量x分別取20％,25％,32％,38％,44％時,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的含量對薄膜晶粒尺寸影響明顯.當緩沖層中Cr的含量為32％時,薄膜晶粒尺寸最大,結晶度高,顆粒大小分布也比較均勻.隨著薄膜晶粒尺寸的增大,結晶度也隨之提高,結晶度的提