GMR自旋閥材料及器件的設計和制備.pdf

1、本文研究了一種基于GMR（巨磁電阻）薄膜材料的傳感器技術(shù)，論文首先對巨磁阻薄膜結(jié)構(gòu)進行了設計優(yōu)化，在此基礎上進行了巨磁阻薄膜的制備工藝研究，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，得到了具有優(yōu)良磁阻特性的薄膜材料，提高了巨磁阻效應；設計針對GMR薄膜的傳感器單元結(jié)構(gòu)進行分析，以提高傳感器單元靈敏度，同時完成了制備，提高了傳感器單元靈敏度；分析了磁性編碼器結(jié)構(gòu)的原理與場分布，設計了編碼器結(jié)構(gòu)并進行了相關電路的設計和仿真，在自旋電子以及巨磁電阻效應的理論研究的基

2、礎，實現(xiàn)了巨磁阻傳感器的基本功能。
　　論文在Si/SiO基片上，制備出高性能巨磁電阻自旋閥納米薄膜材料，其結(jié)構(gòu)為Si/SiO/Ta(4.0nm)/ NOL/NiFe(1.0nm)/CoFe(3.0nm)/Cu/CoFe(2.5nm)/NOL/CoFe(2.5nm)/IrMn(10.0nm)/Ta(4.0nm)，該材料的性能為：磁電阻比值10.5％、材料靈敏度1.2％/Oe、溫度穩(wěn)定性（在-100℃～+100℃之間磁電阻比值下降了

3、9.5％），滿足本項目的要求。在此基礎上，通過光刻、刻蝕等工藝手段，制作出GMR自旋閥元件，其性能指標為：器件靈敏度0.61mV/(V·Oe)、磁場分辨率（常溫）1.2×10-4Oe、探測磁場范圍（-10Oe～+10Oe）、工作溫度-60℃～+80℃，滿足本項目的要求。研制出用于磁旋轉(zhuǎn)編碼器的基于GMR自旋閥元件的磁頭樣機，并建立測試平臺，對巨磁電阻自旋閥磁場傳感器的性能進行了檢測并對結(jié)果進行了分析。實驗結(jié)果表明，論文提出的巨磁阻傳感器