CN106328370A - 各向异性磁阻坡膜合金及其固定易磁化轴的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种各向异性磁阻坡膜合金及其固定易磁化轴的制备方法，该方法采用倾斜溅射技术制备薄膜，薄膜在沉积过程中形成纳米级柱状微结构，由于柱状结构引入了各向异性，使得薄膜具有一定方向的易磁化方向；在常温下通过倾斜溅射，同时利用入射粒子与基底的相对运动，制备的薄膜具有按设定方向的各向异性，利用这种特性在调整转盘角速度、靶枪的倾斜角度以及与基底的距离，制备得到的薄膜具有特定的易磁化轴方向，本发明的磁性薄膜易磁化轴取向的诱导生长方法不需要添加诱导磁场，不需要加热基底，沉积时不受薄膜面积的限制，不需要提供大面积均匀的诱导磁场，有效的解决生长大面积薄膜的一致性问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种各向异性磁阻坡膜合金及其固定易磁化轴的制备方法，属于电子产品制备技术领域。
背景技术
坡莫合金薄膜材料由于其具有各向异性磁阻效应而被广泛应用于移动通讯、家用电器、导航系统、磁性传感器、以及航空航天的多个领域，同时由于这种材料的磁电阻与电流和内部磁化方向有关，使得这种材料能够被应用于诸多方面；这种材料一般采用垂直溅射的方式沉积薄膜，且在沉积过程中都会在两边加上一个均匀的诱导磁场（附图1），在400℃左右的基底温度下沉积薄膜，从而诱导出一个跟诱导磁场方向相同的易磁化轴方向，当外磁场方向跟易磁化轴方向一致的时候，薄膜电阻的变化率达到最大值，而当外磁场方向与易磁化轴方向垂直时薄膜的电阻率基本不变，这就使得在薄膜的制备过程中能够人为的控制薄膜的易磁化方向，提高薄膜性能，方便薄膜的制备和后期制作。
上述方法虽然已经在实验室已经成熟，由于受到薄膜制备设备的空间限制，不容易获得大范围的均匀磁场，因为随着样品面积的增加，产生磁场的线圈尺寸将成倍增加；同时如果需要用外加诱导磁场来诱导大面积薄膜生长，就必须拥有均匀的诱导磁场，以保证样品的均一性；因而，这种方法只适合小面积的样品(如1 cm x 1 cm)制备，对于沉积大面积薄膜(如通常半导体芯片制备需要的3英寸以上的薄膜)来说，很难利用这种方法施加外加磁场，且上述方法需要给基底加热，这就限制了薄膜的应用范围，在常温下溅射出的薄膜不能保证易磁化轴方向一致。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术的缺陷，提供一种各向异性磁阻坡膜合金及其固定易磁化轴的制备方法，实现常温下快速实现由特定的易磁化轴方向的磁阻坡膜合金薄膜，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案
一种各向异性磁阻坡膜合金固定易磁化轴的制备方法，该方法采用倾斜溅射技术制备薄膜，薄膜在沉积过程中形成纳米级柱状微结构，由于柱状结构引入了各向异性，使得薄膜具有一定方向的易磁化方向；在常温下通过倾斜溅射，同时利用入射粒子与基底的相对运动，制备的薄膜具有按设定方向的各向异性，利用这种特性在调整转盘角速度、靶枪的倾斜角度以及与基底的距离，制备得到的薄膜具有特定的易磁化轴方向。
前述的一种各向异性磁阻坡膜合金固定易磁化轴的制备方法中，该方法的具体过程为常温下，分别调节转盘的转动角速度和靶枪的倾斜角度，靶枪喷射出入射粒子且该入射粒子的水平向量v1方向与该对应入射粒子位于转盘处相对于转盘的切向方向a一致，使薄膜的易磁化轴方向一致且该方向是沿着转盘转动的切线方向，然后在该角度下调节靶枪和基底的距离，在不同的靶基距条件下入射粒子的能量不同，距离过短，粒子能量过大，沉积薄膜缺陷大；距离过长，粒子能量过小，沉积薄膜不致密，根据薄膜的性能推算出最优的靶基距。
前述的一种各向异性磁阻坡膜合金固定易磁化轴的制备方法中，所述转盘转动的角速度ω大于30r/min。
前述的一种各向异性磁阻坡膜合金固定易磁化轴的制备方法中，所述靶枪相对于水平面的倾斜角度θ为20°～60°。
前述的一种各向异性磁阻坡膜合金固定易磁化轴的制备方法中，所述靶枪与转盘基底的距离d为10cm～15cm。
一种各向异性磁阻坡膜合金，包括坡膜合金薄膜本体，该坡膜合金薄膜本体为圆形结构，该坡膜合金薄膜本体的易磁化轴方向一致且该方向是坡膜合金薄膜本体的切线方向。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的磁性薄膜易磁化轴取向的诱导生长方法不需要添加诱导磁场，不需要加热基底，沉积时不受薄膜面积的限制，不需要提供大面积均匀的诱导磁场，有效的解决生长大面积薄膜的一致性问题，且本发明的坡膜合金薄膜本体的易磁化轴方向一致且该方向是坡膜合金薄膜本体的切线方向，与原有技术所制薄膜的易磁化方向不同，更能满足实际需求，本发明原理简单，成本低廉，实用性强。
附图说明
附图1是原有技术坡膜合金薄膜的易磁化轴制备过程；
附图2是本发明的制备示意图；
附图3是本发明的坡膜合金薄膜本体的结构示意图；
附图4是本发明中所得薄膜的AMR曲线；
附图5是本发明中所得薄膜薄膜易磁化轴和难磁化轴方向的磁滞回线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明用作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
本发明的实施例：一种各向异性磁阻坡膜合金固定易磁化轴的制备方法，该方法采用倾斜溅射技术制备薄膜，薄膜在沉积过程中形成纳米级柱状微结构，由于柱状结构引入了各向异性，使得薄膜具有一定方向的易磁化方向；在常温下通过倾斜溅射，同时利用入射粒子与基底的相对运动，制备的薄膜具有按设定方向的各向异性，利用这种特性在调整转盘角速度、靶枪的倾斜角度以及与基底的距离，制备得到的薄膜具有特定的易磁化轴方向。
该方法的具体过程为常温下，分别调节转盘的转动角速度和靶枪的倾斜角度，靶枪喷射出入射粒子1且该入射粒子1的水平向量v1方向与该对应入射粒子1位于转盘处2相对于转盘的切向方向a一致，使薄膜的易磁化轴方向一致且该方向是沿着转盘转动的切线方向，然后在该角度下调节靶枪和基底的距离，在不同的靶基距条件下入射粒子的能量不同，距离过短，粒子能量过大，沉积薄膜缺陷大；距离过长，粒子能量过小，沉积薄膜不致密，根据薄膜的性能推算出最优的靶基距。
传统工艺中为了获得磁性薄膜的易磁化轴，必须在沉积的时候加热基底，且需要外加一个诱导磁场，才能人为的实现易磁化轴，但是不利于工业化产，相关的数据核心是：1、沉积薄膜的过程是在常温下进行的；2、转盘转动的角速度需大于30r/min；3、倾斜角度是保证薄膜易磁化轴方向一致性的必备条件，一般在20°～60°之间；4、靶基距是获得较大AMR值的关键，一般在10cm～15cm范围内。相比传统工艺来说，这种方法不需要投入大量资金在诱导磁场上，不需要加热基底，这大大降低了生产成本，扩展了薄膜的适用范围，有利于产业化生产。
根据上述方法所制的一种各向异性磁阻坡膜合金，如附图所示，包括坡膜合金薄膜本体3，该坡膜合金薄膜本体3为圆形结构，该坡膜合金薄膜本体3的易磁化轴方向e一致且该方向是坡膜合金薄膜本体3的切线方向。
另需特别指出的是，在实际需要的产品结构中，该坡膜合金薄膜本体形状可根据实际需要有不同形状，若根据本实施例中圆形的坡膜合金薄膜本体裁剪而形成各种形状的坡膜合金薄膜（包括三角形，矩形等），因其易磁化轴方向仍与原有一致，因此仍然属于原产品结构，或者按照本实施例的原理采用转盘与靶枪的相对关系（转盘与靶枪的相对关系可包括转动转动而靶枪不懂，或者转动不动靶枪相对于转盘转动）而制成的非圆形结构坡膜合金薄膜，由于该坡膜合金薄膜的易磁化轴方向还是与圆盘的切向一致，仍然属于本实施例的保护范围。
根据上述制备方法而所需的一种各向异性磁阻坡膜合金固定易磁化轴的制备装置，如附图所示，在转盘4上方一侧设置靶枪5，靶枪5喷射出入射粒子1且该入射粒子1落入转盘上通过沉积形成薄膜，其中该入射粒子1的水平向量v1方向与该对应入射粒子1位于转盘处2相对于转盘4的切向方向a一致，使薄膜的易磁化轴方向一致且该方向是沿着转盘4转动的切线方向，该转盘4转动的角速度ω大于30r/min，该靶枪5相对于水平面的倾斜角度θ为20°～60°，该靶枪5与转盘5基底的距离d为10cm～15cm。
Claims (6)
1.一种各向异性磁阻坡膜合金固定易磁化轴的制备方法，其特征在于：该方法采用倾斜溅射技术制备薄膜，薄膜在沉积过程中形成纳米级柱状微结构，由于柱状结构引入了各向异性，使得薄膜具有一定方向的易磁化方向；在常温下通过倾斜溅射，同时利用入射粒子与基底的相对运动，制备的薄膜具有按设定方向的各向异性，利用这种特性在调整转盘角速度、靶枪的倾斜角度以及与基底的距离，制备得到的薄膜具有特定的易磁化轴方向。
2.根据权利要求1所述的一种各向异性磁阻坡膜合金固定易磁化轴的制备方法，其特征在于：该方法的具体过程为常温下，分别调节转盘的转动角速度和靶枪的倾斜角度，靶枪喷射出入射粒子（1）且该入射粒子（1）的水平向量（v1）方向与该对应入射粒子（1）位于转盘处（2）相对于转盘的切向方向（a）一致，使薄膜的易磁化轴方向一致且该方向是沿着转盘转动的切线方向，然后在该角度下调节靶枪和基底的距离，在不同的靶基距条件下入射粒子的能量不同，距离过短，粒子能量过大，沉积薄膜缺陷大；距离过长，粒子能量过小，沉积薄膜不致密，根据薄膜的性能推算出最优的靶基距。
3.根据权利要求2所述的一种各向异性磁阻坡膜合金固定易磁化轴的制备方法，其特征在于：所述转盘转动的角速度（ω）大于30r/min。
4.根据权利要求2所述的一种各向异性磁阻坡膜合金固定易磁化轴的制备方法，其特征在于：所述靶枪相对于水平面的倾斜角度（θ）为20°～60°。
5.根据权利要求2所述的一种各向异性磁阻坡膜合金固定易磁化轴的制备方法，其特征在于：所述靶枪与转盘基底的距离（d）为10cm～15cm。
6.一种各向异性磁阻坡膜合金，包括坡膜合金薄膜本体（3），该坡膜合金薄膜本体（3）为圆形结构，其特征在于：该坡膜合金薄膜本体（3）的易磁化轴方向（e）一致且该方向是坡膜合金薄膜本体（3）的切线方向。
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