本文研究了三明治结构多层膜巨磁阻抗效应。 巨磁阻抗（Giant Magneto-Impedance，简记为GMI）效应是指材料的交流阻抗随外加磁场的改变而发生显著变化的现象。巨磁阻抗（GMI）传感器比普通磁敏传感器的灵敏度高，并且无磁滞、响应快，在弱磁传感器领域的应用前景广阔。巨磁阻抗效应一般出现在软磁丝、薄带和薄膜中，其中薄膜GMI传感器由于具有批量生产以及与半导体电路集成的兼容能力，这就大大降低了生产成本，因此研究软磁薄膜材料中的巨磁阻抗效应具有重要的实用价值。 研究表明，上下两层软磁薄膜层中间夹一高电导率的金属层的三明治结构多层膜在相对较低频率下就能获得很大的GMI效应，在高灵敏磁传感器和磁记录技术等方面具有十分诱人的应用前景。 系统研究了CoFeSiB和NiFe单层膜以及多层膜的制备及其巨磁阻抗效应与外加磁场、电流频率、器件参数、偏置磁场等的关系。主要研究成果如下： 1、采用射频磁控溅射法结合MEMS工艺制备了CoFeSiB单层膜以及曲折状三明治结构CoFeSiB/Cu/CoFeSiB多层膜，研究表明，溅射态的条状单层CoFeSiB薄膜中的GMI效应较弱，只有约4％，而曲折状三明治结构CoFeSiB/Cu/CoFeSiB多层膜的GMI效应则有较大的提高（约18.6％），呈现出典型的巨磁阻抗效应变化趋势，说明了曲折状三明治结构多层膜的优越性。 2、曲折状三明治结构CoFeSiB/Cu/CoFeSiB多层膜中的Cu夹层宽度和厚度对其GMI效应有很大影响。当Cu层宽度较小时，纵向GMI效应最大，而当Cu层宽度超过CoFeSiB铁磁层宽度的一半并随着Cu层宽度越来越接近CoFeSiB铁磁层宽度时，纵向GMI效应逐渐降低；而与铁磁层厚度在同一数量级的Cu层厚度对多层膜的纵向GMI效应影响不大，但对横向GMI效应有较大影响，当Cu层厚度超过铁磁薄膜厚度的2倍时，横向GMI效应减弱。 3、采用电镀工艺结合MEMS工艺制备了曲折状NiFe单层膜以及曲折状三明治结构NiFe/Cu/NiFe多层膜，研究表明，在电镀态的曲折状NiFe单层膜中获得了较大的GMI效应，在频率9MHz、磁场为2.4kA/m时，纵向GMI最大值达到9％，并且在低频、低场下就呈现较大GMI效应，显示曲折状设计的优越性；曲折状三明治结构NiFe/Cu/NiFe多层膜也大大提高了NiFe薄膜的GMI效应，对于电镀态NiFe多层膜，其纵向GMI效应在2MHz，1.6kA/m时可以达到67％，是单层膜的7倍多，且最佳频率更低，证明了曲折状三明治结构对提高薄膜的GMI效应具有明显的优势。 4、三明治结构NiFe/Cu/NiFe多层膜中薄膜厚度和导电夹层的宽度对其GMI效应存在显著影响，厚度较厚的样品可以获得更大的GMI效应，而厚度较薄的样品则可获得更好的频率和磁场特性；Cu层宽度接近于NiFe铁磁层宽度的一半时，多层膜样品的GMI效应最大。 5、磁场退火不仅能保持NiFe多层膜样品中的磁各向异性，而且可以提高薄膜的软磁性能，从而大大提高了样品的GMI效应，如经过磁场退火后，NiFe多层膜的纵向GMI效应在1MHz，2.4kA/m时提高到了86.7％，这对GMI效应的实用化具有重要意义。 6、通过外加线圈对样品施加一个纵向直流偏置磁场可在NiFe/Cu/NiFe多层膜样品中观察到非对称巨磁阻抗效应，这对于提高巨磁阻抗效应传感器在零场附近的灵敏度和线性度具有重要价值，但偏置磁场并不是越大越好，在低场下可以观察到明显的非对称GMI（AGMI）效应，而高的偏置磁场则大大削弱了样品的GMI效应。 7、研究了曲折状三明治结构CoFeSiB/Cu/CoFeSiB多层膜和NiFe/Cu/NiFe多层膜的电抗和电阻变化率对磁阻抗变化率的影响，从磁阻抗综合变化过程来看，低频阶段是电抗的作用占主导，表现为磁电感效应；而在高频阶段由于趋肤效应的增强则是电阻的作用占主导，表现为磁电阻效应。