巨磁電阻薄膜的電化學(xué)制備、表征及磁性能研究.pdf

1、本論文第一部分采用控電位電沉積法，在n-Si(111)晶面上制備了NiFe合金薄膜，并確定了獲得Ni80Fe20合金的工藝條件以及對應(yīng)的電流效率。由SEM表面形貌分析可得，當(dāng)薄膜的名義厚度大于25nm時(shí)，可形成連續(xù)性鍍層。I-t暫態(tài)曲線及STM測試結(jié)果表明，NiFe薄膜在低過電位下以三維島狀模式生長，在高過電位下以二維層狀模式生長，其RMS表面粗糙度最小值僅為5.0A。XRD譜圖表明，薄膜為(fcc)-Ni基固溶體結(jié)構(gòu)，并具有明顯的(1

2、11)晶面擇優(yōu)取向。采用四探針法研究了薄膜各向異性磁電阻(AMR)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)薄膜組成為Ni80Fe20時(shí)，可獲得最大AMR值1.8％。 第二部分采用單槽控電位雙脈沖技術(shù)，在n-Si(111)晶面上電沉積[NiFe/Cu]n多層膜。采用SEM觀測了多層膜的斷面形貌。采用小角度XRD表征了多層膜超晶格結(jié)構(gòu)，并通過衛(wèi)星峰位置估算了多層膜的實(shí)際調(diào)制波長。通過四探針法測試了多層膜的巨磁電阻(GMR)性能。研究表明，多層膜的GMR值隨著C

3、u層厚度的增加發(fā)生周期性振蕩，隨著NiFe層厚度和周期數(shù)的增加先增大后減小。當(dāng)多層膜結(jié)構(gòu)為[NiFe(1.6nm)/Cu(2.6nm)]80時(shí)，GMR值可達(dá)6.4％，多層膜的最低飽和磁場僅為750Oe。采用VSM測試了多層膜的磁滯回線，分析了層間交換耦合效應(yīng)對磁性能的影響。 論文的最后部分首次采用雙槽控電位電沉積法制備了[NiFe/Cu/Co/Cu]n自旋閥多層膜，研究Cu、NiFe、Co子層厚度、周期數(shù)及緩沖層厚度對自旋閥GM

4、R性能的影響，并結(jié)合磁電阻曲線分析了矯頑力差和層間耦合對自旋閥GMR效應(yīng)的作用機(jī)制。當(dāng)自旋閥結(jié)構(gòu)為[NiFe(2.8nm)/Cu(3.6nm)，/Co(1.2nm)/Cu(3.6nm)]40時(shí)，可獲得最大GMR值5.7％。與Cu/Co、NiFe/Cu多層膜相比，自旋閥的飽和磁場可降低至350Oe，磁電阻靈敏度提高至0.2％/Oe。高角XRD譜圖表明自旋閥可形成超晶格結(jié)構(gòu)，采用廣角XRD研究了緩沖層對自旋閥的生長取向的影響，結(jié)果表明自旋閥