NiFe合金坡莫合金薄膜相关文献

作者：

王存涛

摘要：

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。

关键词：

坡莫合金薄膜 各向异性磁电阻 基片温度 缓冲层 氧化插层

作者：

于广华，赵洪辰，朱逢吾...

摘要：

摘　要： 基于辉光放电原理在不同的溅射气压下制备的NiFe薄膜,发现较低溅射气压下比较高溅射气压下制备的NiFe薄膜的磁性能要好得多.较低溅射气压下制备的NiFe(12 nm)薄膜,各向异性磁电阻(AMR)值达到1.2%,而其矫顽力却只有127.4 A/m.结构分析表明:较低溅射气压下制备的NiFe薄膜结构缺陷较少,内应力小;而较高溅射气压下制备的NiFe薄膜结构缺陷较多,内应力大.

关键词：

NiFe薄膜 各向异性磁电阻 矫顽力 内应力 坡莫合金薄膜 溅射 镍铁合金薄膜 结构

作者：

王书运，何建方，王存涛

摘要：

利用磁控溅射方法制备了一系列超薄Ta(5nm)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)磁性薄膜。着重研究了基片温度、缓冲层厚度对Ni81Fe19薄膜各相异性磁电阻(AMR)及磁性能的影响。利用X射线衍射仪分析了薄膜结构、晶粒取向;用四探针技术测量了薄膜的电阻率和各向异性磁电阻;用FD-SMOKE-A表面磁光克尔效应试验系统测量了薄膜的磁滞回线。结果表明:在基片温度为400℃时制备的Ni81Fe19薄膜具有较大的各向异性磁电阻效应和较低的磁化饱和场,薄膜最大各向异性磁电阻为3.5%,最低磁化饱和场为739.67A/m。基片温度为500℃制备的薄膜,饱和磁化强度Ms值最大。随着缓冲层厚度x的增加,坡莫合金薄膜的AMR值先变大后减小,在x=5nm时达到最大值。

展开

关键词：

NiFe薄膜 基片温度 超薄薄膜 各向异性磁电阻 缓冲层厚度

作者：

何建方

摘要：

为提升坡莫合金薄膜的应用价值，探索了在坡莫合金薄膜厚度尽可能薄的情况下，如何制备高各向异性磁电阻Ni_(81)Fe_(19)薄膜。利用磁控溅射，制备了一系列超薄Ta(y)/Ni_(81)Fe_(19)(20nm)/Ta(3nm)和(Ni_(81)Fe_(19))1-xCrx(y)/Ni_(81)Fe_(19)(20nm)/Ta(3nm)薄膜。研究了基片温度、缓冲层类型、缓冲层厚度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。利用四探针技术测量样品的各向异性磁电阻值，用X射线衍射仪分析样品的微结构，用原子力显微镜分析样品表面形貌。根据实验结果分析，得到以下结论：基片温度、缓冲层类型、缓冲层厚度等工艺条件对坡莫合金薄膜各向异性磁电阻和微结构有显著影响。在室温下制备的薄膜AMR值几乎为零，随着基片温度的升高，薄膜各向异性磁电阻值随之增大，基片温度升至400℃时，薄膜各向异性磁电阻值达到最大，基片温度高于400℃时，薄膜各向异性磁电阻值趋于平稳；逐步增加坡莫合金薄膜缓冲层厚度，薄膜各向异性磁电阻值随之增大，当缓冲层厚度增至某一值时，薄膜AMR值达到最大，之后进一步增加缓冲层厚度，AMR值则急剧下降。以Ta为缓冲层，当缓冲层厚度为5nm时，样品各向异性磁电阻值最大，以(Ni_(81)Fe_(19))_(1-x)Cr_x为缓冲层，则缓冲层厚度为4nm，样品各向异性磁电阻值最大。以(Ni_(81)Fe_(19))_(1-x)Cr_x作为薄膜的缓冲层，坡莫合金薄膜AMR值及微结构与缓冲层中Cr的含量密切相关。随着Cr含量的增加，样品AMR值随之增大，当缓冲层中Cr含量为32%时，样品各向异性磁电阻最大，缓冲层中Cr含量高于32%时，样品AMR值则急剧下降。由XRD分析可见，当缓冲层中Cr含量x分别取20%，25%，32%，38%，44%时，颗粒平均直径D分别为10.68nm，13.87nm，23.10nm，18.26nm，13.31nm。由此可知，缓冲层中Cr的含量对薄膜晶粒尺寸影响明显。当缓冲层中Cr的含量为32%时，薄膜晶粒尺寸最大，结晶度高，颗粒大小分布也比较均匀。随着薄膜晶粒尺寸的增大，结晶度也随之提高，结晶度的提高减小了晶界面积，即减少了晶界对电子的散射，从而提高了薄膜AMR值。当Cr的含量高于或者低于32%时，都使得薄膜晶粒尺寸减少，结晶度降低，从而使薄膜AMR值降低。以Ta为缓冲层20nm坡莫合金薄膜的AMR值最大为3.5%，以(Ni_(81)Fe_(19))_(1-x)Cr_x为缓冲层20nm坡莫合金薄膜的AMR值最大为3.67%。

展开

关键词：

基片温度 缓冲层 各向异性磁电阻 超薄 Ni_(81)Fe_(19)薄膜