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NiFe多层膜一直是各向异性磁电阻材料领域中的研究热点。为满足现代工业对器件尺寸的严格要求,需要在NiFe薄膜尽可能薄的条件下改善NiFe薄膜的磁性能。根据实际需求,本实验主要研究了提高较薄NiFe多层膜的AMR值等磁性能的方法。实验中主要制备了以下几个系列薄膜:Ta(4nm)/Y2O3(t)/Ni81Fe19(20nm)/Y2O3(t)/Ta(3nm)、Ta(4nm)/Ag(t)/Ni81Fe19(20nm)/Ag(t)/Ta(3nm)和Nb(t)/Ni81Fe19(20nm)/Nb(3nm)。利用非共线四探针法、振动样品磁强计、X射线衍射仪和原子力显微镜分别测量分析制得样品的AMR值、磁滞回线、薄膜微结构和表面形貌。分析研究Y2O3氧化插层厚度、特殊反射层Ag层、缓冲层Nb层厚度和基片温度对NiFe多层膜各向异性磁电阻和其它磁性能的影响,得出如下结论:(1)对于薄膜:Ta(4nm)/Y2O3(t)/Ni81Fe19(20nm)/Y2O3(t)/Ta(3nm),Y2O3插层厚度的改变会对薄膜AMR值产生很大影响。NiFe多层膜的AMR值会随着Y2O3厚度的增加先增大后减小。在t<2.5nm时,薄膜的AMR值增大;在2.5nm<t≤5nm时,薄膜的AMR值逐渐减小。在t=2.5nm的条件下,NiFe多层膜的AMR值达到最大为4.61%,较不加Y2O3插层提高了71.3%。样品的磁滞回线分析表明样品的饱和磁矩和其AMR值变化规律相同。X射线分析表明氧化钇插层的插入使得薄膜的结晶质量有所提高,使其AMR值提高。(2)薄膜样品Ta(4nm)/Ag(t)/Ni81Fe19(20nm)/Ag(t)/Ta(3nm)的AMR值会随着特殊反射层Ag层的厚度变化而产生变化。当Ag层厚度为1nm时,NiFe多层膜达到最大AMR值为2.88%,较不加Ag层的2.61%略有增加。(3)适当厚度的缓冲层Nb层能够改善薄膜的微结构,提高薄膜的磁性能。对于Nb(t)/Ni81Fe19(20nm)/Nb(3nm)薄膜,随着缓冲层厚度的增加,NiFe多层膜的AMR值和磁场灵敏度都先增大后减小,并且在t=3nm的条件下取得最大值,AMR最大值为3.39%,磁场灵敏度为4.53×10-3m·A。3nm的缓冲层Nb层能够改善NiFe薄膜的结晶性进而提高薄膜的磁性能。当Nb层厚度进一步提高,缓冲层对薄膜磁性能的改善作用不再增强。由于Nb的高电阻率,Nb层厚度的增大会影响薄膜的电阻率,从而使得NiFe多层膜AMR减小。当缓冲层厚度t=3nm时,NiFe多层膜的磁性能达到最佳。并且Nb(3nm)/Ni81Fe19(20nm)/Nb(3nm)的AMR值为3.39%比Ta(4nm)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)的AMR值提高了26%,其他磁性能也有所提高。由此可见,Nb作为缓冲层在提高NiFe多层膜磁性能方面要优于Ta。基片温度对Nb(3nm)/Ni81Fe19(20nm)/Nb(3nm)薄膜的各向异性磁电阻效应等磁性能也具有明显影响。在基片温度T≤500℃时,随着T的增大,薄膜的AMR值和磁场灵敏度逐渐增大。在T=500℃时,薄膜的AMR值和磁场灵敏度均取得最大值分别为3.76%和7.49×10-3m·A。另一方面薄膜的磁电阻饱和场和电阻率逐渐减小。在T=500℃时,饱和场与电阻率取得最小值分别为502A·m-1和1.8102×10-7?·m。在T>500℃时,薄膜的AMR值和磁场灵敏度有所降低,饱和场和电阻率增大。因此当T=500℃时,NiFe多层膜的磁性能最佳。由X射线衍射分析和原子力显微镜图像分析可知,适当的基片温度能够改善薄膜的微结构,提高薄膜的结晶性,提高薄膜的AMR值并且改善薄膜的其它磁性能。