利用被钉扎层调控自旋阀的磁电阻值

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　　内容提示：利用被钉扎层调控自旋阀的磁电阻值高晓平h2，宋玉哲2，韩根亮2，张彪2，刘肃¨( 1．兰州大学物理科学与技术学院，甘肃兰州730000；2．甘肃省科学院传感技术研究所，甘肃兰州730000)摘要：利用高真空直流磁控溅射仪，在玻璃衬底上制备了结构为“ G 1ass／Ta( 6 nm ) ／N i Fe( 6 nm ) ／CoFe( 1 nm ) ／Cu( 3 nm ) ／CoFe( t nm ) ／IrM n( 11 nm ) ／Ta( 6 nm ) ” 的自旋阀．研究了被钉扎层CoFe的厚度￡对自旋阀磁性能的影响，当￡为7．5nl n时自旋阀主要性能达到最佳，并且在外加磁场4 000 O e下，270℃保温3h退火处理后，自旋阀的G M R值进一步达到5．5％，自由层矫顽力为3 U e，交换偏置场为130O e．通过以上的优...

　　利用被钉扎层调控自旋阀的磁电阻值高晓平h2，宋玉哲2，韩根亮2，张彪2，刘肃( 1．兰州大学物理科学与技术学院，甘肃兰州730000；2．甘肃省科学院传感技术研究所，甘肃兰州730000)摘要：利用高真空直流磁控溅射仪，在玻璃衬底上制备了结构为“ G 1ass／Ta( 6 nm ) ／N i Fe( 6 nm ) ／CoFe( 1 nm ) ／Cu( 3 nm ) ／CoFe( t nm ) ／IrM n( 11 nm ) ／Ta( 6 nm ) ” 的自旋阀．研究了被钉扎层CoFe的厚度￡对自旋阀磁性能的影响，当￡为7．5nl n时自旋阀主要性能达到最佳，并且在外加磁场4 000 O e下，270℃保温3h退火处理后，自旋阀的G M R值进一步达到5．5％，自由层矫顽力为3 U e，交换偏置场为130O e．通过以上的优化方案，可以研制出高磁电阻率、低矫顽力和大交换偏置场的自旋阀．关键词：中图分类号：0484．4+3自旋阀；被钉扎层；磁电阻值；退火文献标志码：A文章编号：1004 0366( 2014) 03 0059 0319世纪中叶英国著名物理学家W ．Tom son发现磁场可以使许多金属的电阻发生改变，不过变化率很小，一般不超过2％．1988年Peter G rO nbergEl l和Al bert Fert[ 21分别在FeCrFe和FeCr多层膜系统中发现了超过50％的磁电阻变化率，这个结构远远超过了多层膜中Fe层磁电阻的总和，所以这种现象被称为巨磁电阻G M R效应 。I．巨磁阻效应自从被发现以来就被用于开发研制硬磁盘的数据读出头，由于体积小且灵敏度高等优点，使得存储单字节数据所需的磁性材料尺寸大为减少，从而使得磁盘的存储能力得到大幅度的提高 “ ．自旋阀巨磁电阻不但涵盖了多种常用的磁性多层膜材料，而且具有制备工艺简单、结构简单、灵敏度高、磁电阻效应大等优点 5。⋯ ，因此不但在理论研究上具有非常重要的价值，而且在自旋电子器件中也具有最广泛地应用．1实验方法1．1薄膜的制备利用高真空直流磁控溅射的方法，在玻璃衬底上制备了结构为“ 玻璃衬底／Ta( 6 nm ) ／N i Fe( 6nm ) ／CoFe( 1 nl l l ) ／Cu( 3 nm ) ／CoFe( ￡nm ) ／IrM n( 11 nm ) ／Ta( 6nm ) ” 顶钉扎的自旋阀．溅射的本底线～Pa，溅射时的工作气体为高纯氩气．溅射在室温环境下进行．表1为各层材料的溅射功率、沉积速率和溅射气压．表1各材料的溅射参数Tabl e 1Sputteri ng param eters of thesam pl es1．2自旋阀的磁性能测试对于自旋阀薄膜的磁电阻特性的测量，使用的磁电阻测试系统是自主开发的自动化测试系统，包括硬件部分和软件部分．硬件部分包括：计算机( 含有收稿日期：201403 12基金项目：甘肃省科学院青年科技创新基金项目计划( 20] 2Q N07) ；甘肃省科学院应用研究与开发计划( 2013J K 01) ；甘肃省科学院应用研究与开发计划( 2013J K 02)作者简介：高晓平( 1981) ，男，甘肃白银人，硕士研究生，工程师，主要从事自旋电子学的研究．E m ai l ：ga0 xp02@ 163．。om*通讯作者：E m ai l ：l i usu@ l zu．edu．cn万方数据