GMR自旋閥材料及器件的設(shè)計(jì)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(duì)巨磁阻薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了巨磁阻薄膜的制備工藝研究，通過(guò)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(yīng)；設(shè)計(jì)針對(duì)GMR薄膜的傳感器單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，以提高傳感器單元靈敏度，同時(shí)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(chǎng)分布，設(shè)計(jì)了編碼器結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了相關(guān)電路的設(shè)計(jì)和仿真，在自旋電子以及巨磁電阻效應(yīng)的理論研究的基

2、礎(chǔ)，實(shí)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(xiàng)目的要求。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)光刻、刻蝕等工藝手段，制作出GMR自旋閥元件，其性能指標(biāo)為：器件靈敏度0.61mV/(V·Oe)、磁場(chǎng)分辨率（常溫）1.2×10-4Oe、探測(cè)磁場(chǎng)范圍（-10Oe～+10Oe）、工作溫度-60℃～+80℃，滿足本項(xiàng)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(jī)，并建立測(cè)試平臺(tái)，對(duì)巨磁電阻自旋閥磁場(chǎng)傳感器的性能進(jìn)行了檢測(cè)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，論文提出的巨磁阻傳感器