改善AMR薄膜磁电阻传感器线性度的几种方法

在分析金属薄膜磁电阻传感器非线性产生原因的基础上,提出了几种设计AMR(各向异性磁电阻)薄膜磁电阻传感器时改善其线性度的方法.用直流磁控溅射方法制备了Ni80Fe20和Ni65Co35 AMR薄膜材料;用微加工工艺制做出了几种AMR传感器元件,并给出了测试结果.     

以NiFeNb为新种子层的纳米级坡莫合金薄膜的各向异性磁电阻

以三元合金NiFeNb作新种子层,采用直流磁控多靶设备制备了具有不同Nb含量(x)、NiFeNb厚度(t)和坡莫合金厚 度(d)的纳米级(Ni82Fe18)1-xNbx(tnm)/Ni82Fe18(dnm)/Ta(3nm)坡莫合金系列膜.测量了样品的各向异性磁电阻和微结 构.从实验角度详细研究了AMR随x,t,d和退火等工艺条件的变化.结果表明:①作为x或t的函数,AMR在x=23.8% 或x=2.75nm处分别最大;②NiFeNb作为种子层在提高坡莫合金薄膜各向异性磁电阻方面优于Ta;③在通过中高温退 火来改善坡莫合金薄膜AMR方面,NiFeNb种子层明显好于Ta和NiFeCr.     

缓冲层对NiCo薄膜各向异性磁致电阻的影响

用磁控溅射法制备了以NiFeCr和Ta分别为缓冲层的两种NiCo薄膜样品,在不同温度下对两种样品退火.结果表明:在NiCo厚度相同的情况下,以NiFeCr作为缓冲层的样品的各向异性磁致电阻(AMR)值明显高于Ta作为缓冲层的样品.X射线衍射(XRD)的结果表明,NiFeCr/NiCo薄膜的晶粒平均尺寸大于Ta/NiCo薄膜,且两种样品的磁膜/缓冲层界面存在较大差异,这可能是造成两者AMR差异的原因.此外,对样品进行温度适当的热处理可以明显改善薄膜的物理性质.     

NiCo-Ag纳米颗粒膜输运性质的研究

采用离子束溅射技术制备了一系列不同含量x的(Ni0.8Co0．2)x-Ag1-x。颗粒膜样品，并对样品的各向异性磁电阻和巨磁电阻效应进行了研究，在x=0．4的样品中，GMR值达最大值，为-3％，而AMR值在x=0．75时为0．8％。随着NiCo质量分数x的增加，电子输运行为有着一个从GMRAMR的转变。考察其输运性质，试图来更深入地理解各向异性磁电阻和巨磁电阻效应的物理本质。     

溅射气压对Ni80Fe20薄膜微结构和各向异性磁电阻的影响

为改善Ni80Fe20薄膜的性能,研究不同溅射气压对薄膜微结构和各向异性磁电阻的影响。用磁控溅射方法制备Ni80Fe20薄膜,用X射线衍射和扫描电子显微镜分析其结构,用四探针方法测量其各向异性磁电阻。实验研究发现,较高的溅射气压下制备的Ni80Fe20薄膜各向异性磁电阻比较低,薄膜磁化到饱和需要的磁场也比较大。在较低的溅射气压(0.2、0.5 Pa)下制备的Ni80Fe20薄膜具有较高的各向异性磁电阻3.7%和4.2%,而且饱和磁化场低(低于1kA/m)。分析结果表明随着溅射气压的变化,Ni80Fe20薄膜的晶格常数、颗粒大小和均匀性等微结构发生变化,导致薄膜的各向异性磁电阻效应差别很大。     

巨磁电阻的若干问题

本文综述了各向异性磁电阻(AMR)．巨磁电阻(GMR)，特大磁电阻效应(CMR)以及隧道磁电阻效应(TMR)的实验结果及理论模型     

不同缓冲层对Ni_(81)Fe_(19)薄膜性能影响和微结构分析

采用磁控溅射方法制备分别以Ta和NiFeCr为缓冲层的Ta(NiFeCr)/NiFe/Ta薄膜材料.对于相同厚度的NiFe薄膜,与传统材料Ta相比,用NiFeCr作缓冲层薄膜的各向异性磁电阻有显著的提高.X射线衍射结果表明,与Ta缓冲层相比NiFeCr缓冲层可以诱导更强的NiFe(111)织构.高分辨透射电子显微镜结果表明,NiFeCr缓冲层和NiFe层的晶格匹配非常好,NiFe沿着NiFeCr外延生长,以NiFeCr为缓冲层的NiFe薄膜具有良好的晶体结构.对薄膜进行热处理,以NiFeCr缓冲层为缓冲薄膜的各向异性磁电阻值在350℃以下基本保持不变,当退火温度超过350℃后,其值会明显下降.以NiFeCr缓冲层的薄膜在350℃以下退火具有良好的热稳定性.     

退火处理对Dy4(Co21Cu79)96颗粒膜结构和巨磁电阻效应的影响

采用磁控溅射法制备Dy₄(Co₂₁Cu₇₉)₉₆颗粒膜,研究薄膜的巨磁电阻（GMR）效应及磁性能.应用X射线衍射仪（XRD）对薄膜微观结构随退火温度的变化进行分析,采用四探针及振动样品磁强计（VSM）测量薄膜的磁电阻和磁性能.X射线衍射实验结果表明:制备态的薄膜形成了单相亚稳态面心合金结构,退火处理将促进Cu和Co的相分离.磁电阻测试发现:所有不同成分的Dy_x(Co₂₁Cu₇₉)_100-x（x=0,4,8,9,12,14）薄膜样品均随着退火温度的升高,颗粒膜巨磁电阻（GMR）效应不断增大,当达到最佳退火温度之后,GMR值又随退火温度的升高而降低.当退火温度为425℃时,Dy₄(Co₂₁Cu₇₉)₉₆薄膜的巨磁电阻效应达到最大,GMR值为-4.68%.退火前后样品磁滞回线的变化表明薄膜中发生了从超顺磁性到铁磁性的转变,矫顽力H_c随退火温度的升高逐渐增大.     

Ta种子层厚度及溅射速率对Ta/Ni65Co35双层膜各向异性磁电阻和矫顽力的影响

研究了Ta种子层的厚度、溅射速率对Ta/Ni65Co35双层膜各向异性磁电阻值(△p/p)、矫顽力和织构的影响.研究表明,适当的Ta层厚度和较高的Ta层溅射速率对提高Ta/Ni65Co35双层膜的△p/p是有效的.Ta种子层的使用增大了Ta/Ni65Co35双层膜的矫顽力而其溅射速率对Ta/Ni65Co35双层膜矫顽力的影响很小.     

工艺参数对Ni81Fe19薄膜磁性及微结构影响

在不同本底真空和工作气压下制备了不同厚的Ni81Fe19／Ta薄膜,并进行了磁性测量和原子力显微镜分析,结果表明,较厚的薄膜,较高的本底真空和较低的工作气压下制备的薄膜有较大的各向异性磁电阻,其原因是高本底真空和低工作气压导致大晶粒度和低粗糙度,进而降低电子的散射,减小电阻R,增大ΔR/R,而较厚薄膜中,大晶粒度的作用将抵消高粗糙度的负作用,使ΔR/R值增大。     

Chemical states of the atoms in magnetic multilayersTa/NiOx/Ni81Fe19/Ta and Co/AlOx/Co

Ta/NiOx/Ni81Fe19/Ta and Co/AiOx/Co multilayers were prepared by rf reactive and dc magnetron sputtering. The exchange coupling field (Hex) and the coercivity (Hc)of NiOx/Ni81Fe19 as a function of the ratio of Ar to O2 during the deposition process were studied. The composition and chemical states at the interface region of NiOx/NiFe were also investigated using the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and peak decomposition technique. The results show that when the ratio of Ar to O2 is equal to 7 and the argon sputtering pressure is 0.57 Pa, the x value is approximately 1and the valence of nickel is +2. At this point, NiOx is antiferromagnetic NiO and the corresponding Hex is the largest.As the ratio of Ar/O2 deviates from 7, the Hex will decrease due to the presence of magnetic impurities such as Ni+3 or metallic Ni at the interface region of NiOx /NiFe, while the Hc will increase due to the metallic Ni. Al layers in Co/AIOx/Co multilayers were also studied by angle-resolved XPS. Our finding is that the bottom Co could be completely covered by depositing an Al layer about 1.8 nm. The thickness of AIOx was 1.2 nm.     

Dependence of Magnetic Properties and Microstructure of Ni81Fe19 Film on Base Vacuum and Sputtering Pressure

The Ni81Fe19 / Ta films with different NiFe thickness were prepared at different base vacuums and sputtering pressures. The results of magnetic measurement and atomic force microscope (AFM) showed that the films prepared at higher base vacuum and lower sputtering pressure had larger R/R. The reason should be that higher base vacuum and lower sputtering pressure introduce larger grain-size and lower surface roughness, which will weaken the scattering of electrons, reduce the resistance R, and increase R/R.     

(Ni_(0.79)Fe_(0.21))_(1-x)Nb_x种子层对Ni_(0.79)Fe_(0.21)合金磁电阻的影响

采用磁控溅射的方法, 在诱导磁场下制备了[(Ni0 79Fe0 21)1-xNbx]/NiFe/Ta 系列膜, 测量了种子层中Nb原子的百分含量、膜的微结构和膜的MR( Magnetoresistance), 研究了种子层的厚度和种子层中Nb原子的百分含量对NiFe的MR的影响. 实验表明: 以NiFeNb为种子层可较明显的改善Ni0 79Fe0 21膜的微结构, 提高其磁电阻性能.     

Co—Ta—O颗粒膜的磁电阻效应研究

利用射频共溅射方法制备了一系列Co-Ta-O介质颗粒膜，用X射线能量色散谱和X射线光电子谱分析了薄膜的成分和元素价态，用X射线衍射测量了薄膜的晶体结构，结果表明，Co-Ta-O颗粒膜系是由Co颗粒镶嵌在非晶的氧化钽绝缘介质中而形成，通过改变制备条件，研究了测射电压和C成分对颗粒膜隧道磁电阻效应的影响，发现磁电阻比值先随Co成分的增加而增加，在Co原子个数比为26％时达最大值，后随Co成分的进一步增加而减小；在Co成分一定的情况下，低的溅射电压有利于获得大的隧道磁电阻比值。     

SiO2/Ta interface reaction in magnetic multilayers and its influence on Ta buffer layers

Ta is often used as a buffer layer in magnetic multilayers. In this study, Ta/Ni81Fe19/Ta multilayers were deposited by magnetron sputtering on sing-crystal Si with a 300-nm-thick SiO2 film. The composition and chemical states at the interface region of SiO2/Ta were studied using the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and peak decomposition technique. The results show that there is an "intermixing layer" at the SiO2/Ta interface due to a thermodynamically favorable reaction: 15 SiO2 + 37 Ta = 6 Ta2O5 + 5 Ta5Si3. Therefore, the Ta buffer layer thickness used to induce NiFe (111) texture increases.     

磁性多层膜Ta/NiO/NiFe/Ta角分辨XPS

磁性多层膜Ta/NiO/NiFe/Ta由磁控溅射方法制备.采用角分辨X射线光电子能谱(XPS)研究了反铁磁(NiO)/铁磁(NiFe)界面.结果表明,在NiO/NiFe界面发生了化学反应: NiO+Fe = Ni+FeO和3NiO+2Fe =3Ni+Fe2O3,此反应深度约为1～1.5 nm.反应产物将影响NiO对NiFe的交换耦合.