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本文探索了在NiFe层厚度尽可能薄的情况下,如何提高坡莫合金薄膜的各向异性磁电阻和磁性能以满足其应用于传感器以及高灵敏度磁头的方法。以不同材料作为缓冲层,利用JGP-450型磁控溅射系统制备了一系列的坡莫合金薄膜样品:Ta(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm);Ta(y)/ZnO(t)/Ni81Fe19(20nm)/ZnO(t)/Ta(3nm);以及(Ni81Fe19)1-xNbx(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm),并研究了氧化插层、缓冲层种类、基片温度、缓冲层厚度、Nb含量等工艺条件对坡莫合金薄膜各向异性磁电阻和微结构的影响。利用四探针法测量薄膜样品的各向异性磁电阻值,利用X射线衍射仪(XRD)分析样品的微结构,利用原子力显微镜(AFM)分析样品表面形貌。通过测试结果分析得出以下结论:(1)样品的各向异性磁电阻值明显依赖于基片温度。对于Ta(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)和(Ni81Fe19)1-xNbx(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)薄膜,在室温下制备的薄膜AMR值很小,随着对基片加温,AMR值随之增大,当温度升至450℃时,薄膜各向异性磁电阻值达到最大,基片温度高于450℃时,薄膜各向异性磁电阻值趋于稳定。而对于Ta(y)/ZnO(t)/Ni81Fe19(20nm)/ZnO(t)/Ta(3nm)薄膜,随着基片温度的升高,AMR值亦随之增大,当温度升至400℃时,AMR值达到最大,然而随着基片温度的增加,AMR值却逐渐减小。(2)缓冲层厚度对坡莫合金薄膜的AMR值具有较大影响。对于Ta(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)和(Ni81Fe19)1-xNbx(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)薄膜,样品的AMR随缓冲层的厚度y的增加先增大后减小,在临界厚度y=4nm时达到一个最大值。此外,通过比较以上两种不同类型缓冲层的坡莫合金薄膜,我们发现后者的AMR值比前者最大提高了近31%。(3)坡莫合金薄膜AMR值及微结构与缓冲层中Nb的含量有密切联系。对于以(Ni81Fe19)1-xNbx作为缓冲层的坡莫合金薄膜,随着缓冲层中Nb含量的增加,样品的AMR值先增大后减小,在x=19.3%处,AMR值在Nb含量的变化曲线中出现峰值。在最佳基片温度以及缓冲层厚度等条件确定的情况下,在x=19.3%处,20nm厚的坡莫合金薄膜的AMR值最大能达到3.76%。X射线衍射结果表明,以(Ni81Fe19)1-xNbx作为缓冲层的坡莫合金薄膜出现了较好的(111)织构和大晶粒现象。根据散射机制,随着晶粒尺寸的增加,结晶度也相应提高,结晶度的提高减小了晶界面积,从而减少了晶界对传导电子的散射,导致薄膜AMR值的提高。(4)氧化插层的厚度对坡莫合金薄膜的AMR值也具有较大影响,对于Ta(y)/ZnO(t)/Ni81Fe19(20nm)/ZnO(t)/Ta(3nm)薄膜,随着ZnO厚度t的变化,样品的AMR值在0~0.5nm之间先减小,在0.5~2nm之间逐渐增大,当ZnO厚度t大于2nm时,样品的AMR值趋于稳定。与不加氧化插层的薄膜相比,插入ZnO层的坡莫合金薄膜的AMR值也有很大幅度的提高。本文研究表明,以(Ni81Fe19)1-xNbx作为缓冲层的坡莫合金薄膜具有较大的各向异性磁电阻和优良的磁性能,可以代替传统的缓冲层Ta应用于磁记录和传感器件当中。此外,通过加入氧化层ZnO来改善坡莫合金薄膜的各向异性磁电阻也对研究磁性薄膜具有重大影响。