CN103367632A

CN103367632A - 自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法

Info

Publication number: CN103367632A
Application number: CN2013102007068A
Authority: CN
Inventors: 周仕明; 刘兹伟; 顾云飞
Original assignee: Yancheng Tonghui Rare-earth Magnetic Material Co Ltd
Current assignee: Yancheng Tonghui Rare-earth Magnetic Material Co Ltd
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明公开了一种自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法，包括：利用计算机控制的磁控溅射设备在硅衬底上溅射形成缓冲层Cr，沉积SmCo5层，沉积铁磁/Cu/铁磁三明治夹层，得到多层膜自旋阀磁电阻传感器材料，用四探针法测量多层膜自旋阀磁电阻传感器材料的磁电阻效应。优点是：上述自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法提出利用稀土永磁对底部铁磁层进行钉扎，从而获得自旋阀磁电阻传感器材料，用稀土永磁材料替代传统反铁磁材料，充分利用了丰富的稀土资源，同时保持较好的磁电阻效应，在室温附近很宽的温度范围内保持磁电阻效应基本不变，将在磁电子学传感器有潜在的使用价值，可望在互联网领域得到应用。

Description

自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种磁电子学和传感器领域，尤其涉及一种自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法。

背景技术

自从在Fe/Cr多层膜中发现来哦巨磁电阻效应以来，巨磁电阻材料在传感器材料、物联网技术、磁记录技术领域有巨大的潜在价值，是国际上最前沿的研究课题之一。早期人们主要利用铁磁(FM)/反铁磁(AFM)双层膜系统, 其中反铁磁主要用钉扎作用，正是这一物理现象才使得磁电子学器件应运而生。事实上，人们也可以利用具有高矫顽力的材料来替代反铁磁材料，其中稀土永磁尤其理想，相比于其它的高矫顽力材料，稀土薄膜制备工艺比较简单，尤为重要的是，稀土资源丰富，因此，利用稀土永磁薄膜对于稀土的开发利用意义重大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法，包括：利用计算机控制的磁控溅射设备在硅衬底上溅射形成

缓冲层Cr，沉积SmCo5层，沉积铁磁/Cu/铁磁三明治夹层，得到多层膜自旋阀磁电阻传感器材料，用四探针法测量多层膜自旋阀磁电阻传感器材料的磁电阻效应。

为了更好地解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：所述的铁磁层可以是钴、钴铁合金或钴镍合金。

为了更好地解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：所述的缓冲层Cr厚度20 nm，SmCo5层厚度20-30 nm，铁磁层厚度为2-3 nm，Cu层厚度3-4 nm。

为了更好地解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：所述的磁控溅射设备采用直流磁控溅射，在硅衬底上沉积缓冲层Cr之前将硅衬底温度升至550 °C，在沉积SmCo5层后，随保持温度30 分钟，使硅衬底温度降到50°C以下。

为了更好地解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：在实际操作时将所述的硅衬底放入无水酒精和丙酮溶液中，用超声波发生器进行清洗2-3次，待硅衬底晾干后放入磁控溅射设备的真空腔，待真空度达到5 x 10^-6 Pa后，通氩气，氩气压维持在0.3-0.4 Pa，各层的溅射速率01-0.3 nm/s。

本发明的优点是：上述自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法提出利用稀土永磁对底部铁磁层进行钉扎，从而获得自旋阀磁电阻传感器材料，用稀土永磁

材料替代传统反铁磁材料，充分利用了丰富的稀土资源，同时保持较好的磁电阻效应，在室温附近很宽的温度范围内保持磁电阻效应基本不变，将在磁电子学传感器有潜在的使用价值，可望在互联网领域得到应用。

附图说明

图1为在室温测量实施例子1中自旋阀磁电阻传感器材料的磁电阻效应。

图2为在室温测量实施例子2中自旋阀磁电阻传感器材料的磁电阻效应。

图3为在室温测量实施例子3中自旋阀磁电阻传感器材料的磁电阻效应。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例详细描述一下本发明的具体内容。

自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法，包括：利用计算机控制的磁控溅射设备在硅衬底上溅射形成缓冲层Cr，沉积SmCo5层，沉积铁磁/Cu/铁磁三明治夹层，得到多层膜自旋阀磁电阻传感器材料，用四探针法测量多层膜自旋阀磁电阻传感器材料的磁电阻效应。所述的铁磁层可以是钴、钴铁合金或钴镍合金。

所述的缓冲层Cr厚度20 nm，SmCo5层厚度20-30 nm，铁磁层厚度为2-3 nm，Cu层厚度3-4 nm。所述的磁控溅射设备采用直流磁控溅射，在硅衬底上沉积缓冲层Cr之前将硅衬底温度升至550 °C，在沉积SmCo5层后，随保持温度30 分钟，使硅衬底温度降到50°C以下。在实际操作时将所述的硅衬底放入无水酒精和丙酮溶液中，用超声波发生器进行清洗2-3次，待硅衬底晾干后放入磁控溅射设备的真空腔，待真空度达到5 x 10^-6 Pa后，通氩气，氩气压维持在0.3-0.4 Pa，各层的溅射速率01-0.3 nm/s。上述自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法提出利用稀土永磁对底部铁磁层进行钉扎，从而获得自旋阀磁电阻传感器材料，用稀土永磁材料替代传统反铁磁材料，充分利用了丰富的稀土资源，同时保持较好的磁电阻效应，在室温附近很宽的温度范围内保持磁电阻效应基本不变，将在磁电子学传感器有潜在的使用价值，可望在互联网领域得到应用。

实施例1：

Cr(20 nm)/SmCo(20 nm)/Co(2 nm)/Cu(2.6 nm)/Co(2 nm)样品的制备过程及条件：

利用计算机控制的磁控溅射设备

本底真空优于 5x10^-6 Pa，

溅射时氩气压为0.3 Pa，

采用Cr，SmCo5、Co及Cu靶，

样品硅衬底为Si(100)，

测量方法：用四探针法在室温测量样品的磁电阻效应。

实施例2：

Cr (20 nm)/SmCo(30 nm)/CoFe(2 nm)/Cu(3.6 nm)/CoFe(2 nm)样品的制备过程及条件：

利用计算机控制的磁控溅射设备

本底真空优于 5x10^-6 Pa，

溅射时氩气压为0.4 Pa，

采用Cr，SmCo5、CoFe及Cu靶，

样品衬底为Si(100)。

测量方法：用四探针法在室温测量样品的磁电阻效应。

实施例3：

Cr(30 nm)/SmCo(30 nm)/CoNi(3 nm)/Cu(4 nm)/CoNi(3 nm)

利用计算机控制的磁控溅射设备

本底真空优于 5x10^-6 Pa，

溅射时氩气压为0.4 Pa，

采用Cr，SmCo5、CoNi及Cu靶，

样品衬底为Si(100)，

测量方法：用四探针法在室温测量样品的磁电阻效应。

Claims

1.自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法，其特征在于：包括：利用计算机控制的磁控溅射设备在硅衬底上溅射形成缓冲层Cr，沉积SmCo5层，沉积铁磁/Cu/铁磁三明治夹层，得到多层膜自旋阀磁电阻传感器材料，用四探针法测量多层膜自旋阀磁电阻传感器材料的磁电阻效应。

2. 按照权利要求1所述的自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法，其特征在于：所述的铁磁层可以是钴、钴铁合金或钴镍合金。

3.按照权利要求2所述的自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法，其特征在于：所述的缓冲层Cr厚度20 nm，SmCo5层厚度20-30 nm，铁磁层厚度为2-3 nm，Cu层厚度3-4 nm。

4.按照权利要求3所述的自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法，其特征在于：所述的磁控溅射设备采用直流磁控溅射，在硅衬底上沉积缓冲层Cr之前将硅衬底温度升至550 °C，在沉积SmCo5层后，随保持温度30 分钟，使硅衬底温度降到50°C以下。

5.按照权利要求4所述的自旋阀磁电阻传感器材料的制备方法，其特征在于：在实际操作时将所述的硅衬底放入无水酒精和丙酮溶液中，用超声波发生器进行清洗2-3次，待硅衬底晾干后放入磁控溅射设备的真空腔，待真空度达到5′10^-6 Pa后，通氩气，氩气压维持在0.3-0.4 Pa，各层的溅射速率01-0.3 nm/s。