电子具有两个基本的内秉属性,即电子的自旋和电荷。传统电子学仅仅利用了电子的电荷这一属性,却忽视了电子的自旋属性。在传统电子学技术中,人们都是利用电场来操纵电子的输运行为。而传统微电子学的成熟大大推动了电子技术、信息技术的蓬勃发展,构筑了当前的信息世界。随着技术的进步,器件的尺寸越来越小,逐渐向亚微米、纳米级发展。随之而来的诸多问题也应运而生,其中制约技术进步最主要的一个问题就是焦耳热问题。为此,科研工作者们开始寻求利用电子的自旋特性来解决发热问题并拓展器件的新特性,随之一门新兴学科——自旋电子学悄然崛起。自旋电子学同时考虑了电子的电荷和自旋两种属性,期待研发出与传统微电子器件相比具有更高速度、更高稳定性以及低功耗等优点的新型自旋电子学器件。时至今日,随着自旋电子学中基于自旋流的产生、操控以及探测等技术的逐渐成熟,已经有越来越多的自旋电子学器件进入人们的视野,如磁传感器、超高密度存储磁头以及非易失性的磁随机存取存储器等。新型多功能自旋电子学器件利用电子的电荷和自旋双重属性,大大提高了信息的处理速度和存储密度,减少损耗,使得人们能够从这一革命性的技术中获得巨大的便利。1988年,德国科学家Peter Gurunberg与法国科学家Albert Fert分别独立地在Fe/Cr金属多层膜中发现了巨磁电阻(GMR)效应,并将其应用到了计算机硬盘中,使磁记录技术得到飞跃式的发展。GMR效应的发现不仅是自旋电子学成长历程中的里程碑,也因此使他们二人共同获得了 2007年的诺贝尔物理学奖。此后,基于磁电阻效应的研究与应用激起了全世界范围内人们的研究热情。其中,GMR效应最重要的应用便是用在计算机硬盘的磁头上。1995年,第一个商业化的GMR传感器问世,1997年IBM公司生产出了第一个基于GMR效应的读出磁头。而随着传统的磁记录硬盘的读写速度、存储密度极限不断被提高,在2001年,基于隧穿磁电阻(TMR)效应磁头技术的高密度硬盘由TDK公司试制成功,继续助力提高磁记录密度。为了适应更高密度信息存储的需求,每个信息记录单元的体积也越来越小,为此就需要将许多矫顽力很大的磁性材料应用到硬盘之中。然而受硬盘磁头磁矩大小的局限,难以实现存储单元磁矩的快速翻转。为了应对磁记录领域发展的这种瓶颈,许多新型磁记录硬盘技术呼之欲出,比如微波辅助磁记录、热辅助磁记录等。其中微波辅助磁记录的原理是利用微波的能量来辅助磁记录单元磁矩的翻转。而微波的产生利用的是自旋矩纳米振荡器,其原理是利用磁性隧道结中的自旋转移矩(STT)效应,在尽量不依赖外磁场的条件下,利用极化电流驱使非钉扎层的磁矩产生绕有效场的稳定进动进而输出高频微波信号。微波辅助磁记录技术有望大大提高磁记录密度,有着巨大的应用前景。其技术关键之一就是制备纳米尺度高功率的自旋微波振荡器。另外,自旋微波振荡器在信号传输与处理,仿生学等领域也有着巨大的应用前景。本论文的工作,其初衷是研究微波辅助磁记录,其关键是制备高功率的自旋矩纳米振荡器,而其根本就是生长制备用于自旋纳米振荡器的CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结。磁性隧道结的性能主要是以TMR比值和结电阻与结面积的乘积(RA值)两个参数来反映的。我们利用磁控溅射的方法在背景真空优于5×10-6pa的八靶轮溅室中溅射生长多层膜。我们设计了一整套完整的微加工制作流程,利用紫外光刻和氩离子刻蚀的方法,对2.5cm×2.5cm的样品进行微加工制备。实验室溅射仪的八靶轮溅室中一共有8个靶,都为两英寸靶材,且等间距环状放置。由于MgO层的成膜质量在磁性隧道结中尤为重要,所以我们在本论文工作中期使用新的进口三英寸靶替换了原先的两英寸MgO靶,经过对整个样品结构的设计和调整,以及对样品的生长和退火条件的不断优化,将TMR比值从9%提高到52%。这也是目前为止我们所测得的TMR最大值。