CN106898694A - 一种可调控垂直交换耦合场大小的复合磁性多层膜结构 - Google Patents
一种可调控垂直交换耦合场大小的复合磁性多层膜结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106898694A CN106898694A CN201710120044.1A CN201710120044A CN106898694A CN 106898694 A CN106898694 A CN 106898694A CN 201710120044 A CN201710120044 A CN 201710120044A CN 106898694 A CN106898694 A CN 106898694A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- thickness
- sputtering
- tbco
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 51
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 88
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 25
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 230000005293 ferrimagnetic effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 27
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 27
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 26
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 2
- 229910019041 PtMn Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000002885 antiferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/80—Constructional details
- H10N50/85—Magnetic active materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
本发明属于磁存储技术领域，具体为一种可调控垂直交换耦合场大小的复合磁性多层膜结构。垂直复合薄膜结构为：玻璃衬底/Ta(5) /Cu(3) /[Co(0.28)/Ni(0.58)]5 /Cu(t Cu)/TbxCo100‑x(t FI)/Ta (8)。通过对比和改变非磁性夹层金属材料的厚度，制出具有高交换耦合场的[Co/Ni]5/Cu(t Cu) /TbCo复合膜结构，并且Cu厚度在0.7~2.0nm间改变时交换耦合场大小可在3 kOe~0 Oe间可调。复合结构[Co(0.28)/Ni(0.58)]5/Cu(t Cu) / Tb25Co75(12)在选取Cu为0.7nm时所产生的高达3 kOe的交换耦合场值比传统的反铁磁材料（MnIr或PtMn）钉扎所提供的最大交换偏置场（~1 kOe）提升了近三倍。
Description
技术领域
本发明属磁存储技术领域，具体涉及一种复合磁性多层膜结构，可用于具有垂直各向异性的巨磁电阻型磁随机存储器MRAM、微波发生器以及其它自旋电子器件等。
背景技术
基于[Co/ Ni]N多层膜的垂直磁化巨磁电阻（GMR）结构，因其不仅具有热稳定性好、无单元尺寸形状限制等特点，同时还具有自旋极化率高、阻尼系数低以及临界翻转电流低等优势，在高密度自旋转矩型磁性随机存储器（STT-MRAM）以及自旋轨道力矩型磁性随机存储器（SOT-MRAM）等方面具有极大应用前景。理论计算表明，Co和Ni单层的厚度在一定范围，即二者的厚度比约为1:2时，在具有强（111）取向的种子层引导生长下，[Co/ Ni]多层膜将出现垂直磁各向异性。该多层膜的垂直矫顽力大小虽然可以通过改变重复周期数、种子层厚度、退火温度以及晶格取向等因素进行调控，但是要避免自由层和参考层的同时翻转，提高翻转可靠性，采用高交换偏置的复合型参考层是非常必要的。大量的实验表明，交换偏置场与钉扎层材料所提供的界面交换耦合强度成正比，即在一定范围内界面交换耦合越强，垂直交换偏置场H EB越大。垂直界面耦合强度不仅和钉扎层材料的交换耦合系数大小有关而且也与自身的垂直各向异性强度成正比。在传统的铁磁/反铁磁（FM/AFM）双层膜耦合体系中，交换偏置现象源于反铁磁层在界面处的未抵消磁矩与铁磁层磁矩之间的直接耦合，从而在铁磁层中造成单向各向异性。由于反铁磁层材料本身不具备垂直磁各向异性，同时界面的未被抵消磁矩有限，故要获得强的垂直交换偏置效果是非常有限的，显然不利于实际应用。因此，在不影响多层膜性能的前提下，探求提高多层膜交换偏置场大小的实验设计和方法，对研发高性能的自旋电子器件至关重要。
参考文献：
1S. Mangin, D. Ravelosona, J. A. Katine, M. J. Carey, B. D. Terris, andE. E. Fullerton, Nat. Mater. 5, 210 (2006).
2H. Song, K. Lee, J. Sohn, S. Yang, S. Parkin, C. You and S. Shin, Appl.Phys. Lett.102, 102401 (2013).
3M. Tang, W. Li, Y. Ren, Z. Zhang, Q.Y. Jin, J. Magn. Magn.Mater.428, 269(2017.
4J. Liao, H. He, Z. Zhang, B. Ma, and Q. Y. Jin, J. Appl. Phys. 109,023907 (2011).
5G. Wang, Z. Z. Zhang, B. Ma, and Q. Y. Jin, J. Appl. Phys. 113, 17C111(2013).
6G. H. O. Daalderop, P. J. Kelly, and F. J. A. den Broeder, Phys. Rev.Lett. 68, 682 (1992).
7F. Garcia, J. Sort, B. Rodmacq, S. Auffret, and B. Dieny, Appl. Phys.Lett.83, 3537 (2003).
8Q. Wu, W. He, H. Liu, Y. Liu, J. Cai and Z. Cheng, J. Appl. Phys. 113,033901 (2013).
9S. Chen, H. Zhao, G. Wang, Z. Zhang, B. Ma, and Q. Y. Jin, Thin SolidFilms 534, 553 (2013).
10S. K. Mishra, F. Radu, S. Valencia, D. Schmitz, E. Schierle, H. A. Dürr, and W. Eberhardt, Phys. Rev. B 81, 212404 (2010).
11K. Takano, R. H. Kodama, A. E. Berkowitz, W. Cao, and G. Thomas, Phys.Rev. Lett. 79, 1130 (1997).
12M. H. Tang, Z. Zhang, S. Tian, J. Wang, B. Ma, and Q. Y. Jin, Sci. Rep.5, 10863 (2015).
13F. Radu, and H. Zabel, Springer Tracts Mod.Phys. 227, 97-184 (2008).
14S. Romer, M. A. Marioni, K. Thorwarth, N. R. Joshi, C. E. Corticelli,H. J. Hug, S. Oezer, M. Parlinska-Wojtan and H. Rohrmann, Appl. Phys.Lett.101, 222404 (2012).
15C. Schubert, B. Hebler, H. Schletter, A. Liebig, M. Daniel, R. Abrudan,F. Radu, and M. Albrecht, Phys. Rev. B 87, 054415 (2013).。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可调控垂直交换耦合场大小的复合磁性多层膜结构。
本发明首次利用非磁性金属Cu层加入[Co/Ni]5/TbCo复合结构获得交换偏置效应，研究了不同Cu夹层厚度对界面耦合强度的调控作用以及对复合结构磁矩翻转的影响，通过对相关参数调控和优化，最终研制出具有高交换耦合场的[Co/Ni]5/Cu/TbCo复合结构。本发明中，Cu夹入层厚度逐渐从0增加至2.0nm时，复合结构低磁场下的耦合净磁矩翻转消失，并且在Cu夹层厚度为0.7nm以后，[Co/Ni]5和TbCo各层的磁矩开始独立翻转，在保证TbCo磁矩方向不变的情况下，测量发现[Co/Ni]5垂直交换偏置场大小高达3 kOe，该结果是普通反铁磁材料所提供偏置场的3倍多。当Cu的厚度持续增大时，交换偏置耦合作用逐渐减弱，并且在Cu厚度大于2.0nm时，偏置效应消失，此时铁磁层和亚铁磁层彻底无耦合作用。最后，在选取夹层Cu厚度为0.9nm的情况下，对整个复合结构进一步进行TbCo层垂直各向异性的优化设计，发现[Co/Ni]5的交换偏置场可从2 kOe提高到2.5 kOe附近。值得注意的是，在[Co/Ni]层能独立翻转时复合结构中的界面交换耦合强度约为0.8 erg/cm2，相比反铁磁材料提供的界面耦合强度有较大的提高。在植入适当的Cu夹层调控界面耦合条件下，得到了如此高的垂直交换偏置场。该结构可直接作为垂直磁化巨磁电阻结构的复合参考层，应用于高密度巨磁阻型MRAM以及其它微纳自旋电子学器件中。
本发明提出的可调控垂直交换耦合场大小的复合磁性多层膜结构，从下到上依次是：缓冲层、种子层、磁性层、非磁性夹层、亚铁磁钉扎层和保护层，如图1所示。衬底采用康宁玻璃，缓冲层为5.0±0.5nm厚的Ta单层膜，种子层为3.0±0.5 nm厚的Cu单层膜，磁性层为具有垂直磁各向异性的[Co/Ni]N多层膜，其中Co层厚度为0.28±0.05nm, Ni层厚度为0.58 ±0.05nm，周期数为N=5，N可取3~7之间的整数，非磁性夹层为厚度可变的Cu单层膜，亚铁磁钉扎层为具有垂直磁各向异性的TbxCo1-x（t FI）合金，其中首先固定Tb成分为x=25，厚度t FI=12.0nm，研究Cu夹层厚度对交换偏置效果的影响，发现适宜出现偏置效应的夹层Cu厚度范围为0.7~1.4 nm。后续选取了夹层Cu厚度固定为0.9nm，研究Tb成分和t FI大小对交换耦合的影响，发现Tb含量在25±1%，亚铁磁层厚度t FI= 12±0.5 nm时，TbCo层有足够强的钉扎效果，使得Co/Ni交换偏置场最高能到~2.5 kOe；防氧化保护层为8±0.5 nm Ta层。
本发明提出的复合磁性多层膜结构的制备方法，利用磁控溅射仪（例如设备型号Lesker CMS-18），采用直流磁控溅射的方法，在高真空（优于5*10-8 Torr）室温条件下依次进行溅射，制备各膜层，具体步骤如下：
第一步、制备缓冲层：5.0±0.5 nm 厚的Ta单层膜。溅射气压8.0±0.2 mTorr；溅射功率DC 60±2W；沉积速率 0.041±0.005nm/s；
第二步、制备种子层：3.0 ±0.5 nm厚的Cu单层膜。溅射气压3.5±0.2 mTorr；溅射功率DC 60±2W；沉积速率 0.060±0.005 nm/s；
第三步：制备磁性层：[Co(0.28±0.05)/Ni(0.58±0.05)]N多层膜结构，其中周期重复数N=5指的是采用先Co层在下Ni层在上，共计五次这样顺序制备而成。溅射过程中，Co靶和Ni靶共同使用溅射气压 6.0 ±0.2mTorr；Co靶溅射功率DC 60±2W；Ni靶溅射功率DC 60±2W；Co沉积速率 0.040±0.005 nm/s；Ni沉积速率 0.036±0.005nm/s；
第四步：制备可变厚度Cu夹入层。溅射气压 3.5 ±0.2mTorr；溅射功率DC 60±2W；沉积速率0.060±0.005 nm/s，其厚度通过溅射时间控制；
第五步：制备TbCo层合金；Tb靶和Co靶共同采用使用溅射气压7.0 m±0.2Torr；Co靶功率70±2W，TbCo合金的相对成分比通过改变Tb靶功率来确定；某个成分下（即固定Tb靶功率）TbCo合金层厚度由共溅时间决定。
本发明的创新之处在于首先选取了具有高垂直各向异性、Tb原子磁矩占优势的亚铁磁合金TbCo材料作为钉扎层，不仅避免了利用反铁磁材料作为钉扎层的退火处理工序而且也避免了因退火对磁性层Co/Ni原子间的扩散影响，通过调控TbCo合金提供的强的界面耦合来实现了对Co/Ni磁性层的交换偏置场大小的调节。实验中，随着Cu夹层厚度的逐渐增厚（从0到2.0±0.05 nm），刚开始由于非常强的耦合作用，复合结构的TbCo层与Co/Ni层之间未被抵消的净磁矩一起同时翻转，直到Cu厚度到达0.7nm左右才出现它们的独立翻转。保持TbCo层磁矩在某一方向上不变（即外加磁场不大于TbCo的翻转场），我们可以明显看到Co/Ni层被偏置了，其偏置场和界面耦合强度的变化随着Cu厚度的逐渐增厚而减小。在Cu厚度比较薄的时候（0.7±0.05到1.4±0.05nm间），随着界面耦合强度从0.9erg/cm2逐渐衰减至0.15erg/cm2，Co/Ni层的交换偏置场从3.5 kOe降低到了0.5 kOe附近。同时，TbCo层的翻转场也从20 kOe降低到了7.5 kOe。我们对样品的磁滞回线进行分析发现，TbCo层的磁矩翻转场随着Cu的厚度升高而逐渐降低，但是在Cu厚度约大于1.4±0.05 nm以后，其翻转场基本在7.5 kOe，和具有相同成分和厚度的单层TbCo薄膜的矫顽力大小一致。该结果表明，在[Co/Ni]5/Cu/TbCo复合结构中，由于非磁性性Cu层的加入，TbCo层和Co/Ni层的翻转场都将会受到调制。
为了进一步提高样品的交换耦合强度，我们固定复合结构中的Cu层厚度在0.9nm，对TbCo钉扎层的厚度和成分比进行了优化。结果显示，本发明中Tb含量为25±0.5%时，Co/Ni层的交换偏置场在TbCo层为12 nm时达到饱和。进一步提高钉扎层厚度对偏置场大小的调制不起作用。除了增加厚度能提高TbCo层的垂直各向异性以外，Tb含量的变化也可以引起其垂直各向异性的变化。因此，我们调节了Tb含量从24±0.5 %变化到27±0.5%，实验结果表明随着Tb含量的逐渐升高，TbCo的垂直各向异性逐渐降低，进而TbCo和Co/Ni的界面耦合强度也逐渐从0.65 erg/cm2降低至0.5erg/cm2，Co/Ni层的偏置场从2.5 kOe降低至1.9kOe。这些结果表明，在合适的TbCo层厚度下，选取靠近补偿点附近的富Tb成分的TbCo合金作为钉扎层能提供很好的强界面交换耦合作用，然后通过对复合结构中Cu夹层厚度进行合理设计，能够获得优异的交换偏置效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。自下向上分别为玻璃衬底、缓冲层、种子层、磁性层、非磁性夹层、亚铁磁钉扎层和保护层。磁性层采用[Co/Ni]N垂直磁化多层膜，非磁性夹层选取Cu金属，亚铁磁钉扎层采用TbCo垂直磁化合金，图示中t Cu表示Cu夹层厚度，x代表Tb成分，t FI表示TbCo亚铁磁层的厚度。
图2（a）为[Co/Ni]5和TbCo层中磁化强度方向示意图。图2（b）-（e）为在本发明设计的结构参数下，不同Cu夹层厚度样品的垂直方向磁滞回线。
图3（a）为在本发明设计的参数下，[Co/Ni]5层的垂直交换偏置场（H EB）和TbCo层的垂直翻转场（H s-TbCo）随Cu夹层厚度（t Cu）的变化情况。图3（b）为基于本发明设计的参数下，复合结构样品的界面交换耦合强度J随Cu夹层厚度的变化曲线。
图4（a）（b）分别为不同TbCo厚度以及Tb成分对复合结构中[Co/Ni]5垂直交换偏置场（H EB）及TbCo层垂直翻转场（H s-TbCo）的影响结果。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
实施例1
本例为一组基于本发明设计的参数，非磁性Cu夹层在不同的厚度下，样品垂直方向磁滞回线的比较，如图2所示。在t Cu开始大于0.7nm时，复合结构的净磁矩翻转消失，TbCo层和Co/Ni磁性层开始了独立翻转，但是由于界面存在强的反铁磁耦合作用，如图2（d）所示，Co/Ni磁性层出现了约2 kOe 的偏置场。逐渐增大Cu厚度到2.0nm时，TbCo层和Co/Ni层分别表现出了自由独立的翻转，即TbCo层和Co/Ni的矫顽力分别回归到7.5 kOe和0.25 kOe左右，如图2（e）所示。总结Cu夹层厚度从0.7nm到2.0nm变化时，复合结构中Co/Ni多层膜的交换偏置场以及TbCo层垂直翻转场随Cu夹层厚度的变化情况，如图3（a）所示；图3（b）为不同Cu夹层厚度下，复合结构样品界面交换耦合强度J ex的变化情况。可以明显看到随着Cu厚度的逐渐增厚，界面耦合强度先迅速降低，然后再缓慢衰减至零。同时Co/Ni层和TbCo层的翻转场也出现了类似的变化规律。但当Cu厚度大于1.4 nm以后，TbCo的矫顽力并没有一致降低，而是保持在了其自身本征的矫顽力7.5 kOe附近，说明微弱的界面耦合作用对具有强垂直各向异性TbCo层的翻转场影响不大，此时Co/Ni层的交换偏置场也比较小。综合考虑各层的翻转场大小以及界面耦合强度间的关系，Cu夹层厚度在0.7 nm到1.4 nm区间选取比较合适。
实施例2
本例为采取变化TbCo层厚度对其垂直各向异性进行优化从而提高Co/Ni层交换偏置场大小的比较，如图4（a）所示。固定Tb含量为25%，Cu夹层厚度为0.9 nm。变化Tb25Co75的厚度t FI从9.4 nm到 16 nm，Co/Ni的偏置场先增大后基本保持不变，说明TbCo厚度在超过12 nm以后对其偏置作用的调制达到饱和作用。故TbCo选取12nm厚最优。
实施例3
本例为采取变化Tb含量以优化Co/Ni层交换偏置场大小的比较。固定TbCo厚度为12nm，Cu夹层厚度为0.9 nm。我们改变Tb含量x从24% ~27%变化，实验结果如图 4（b）所示，随着Tb含量越靠近TbCo合金成分补偿点（~22%），Co/Ni层的交换偏置场越大，如24%时候的交换偏置场达到了2.5 kOe附近。通过合理改变Cu夹层厚度，然后再对复合结构中TbCo合金层的垂直各向异性进行优化处理，找到了提高交换偏置场的合适结构和合理参数范围，即在结构玻璃衬底/Ta(5) /Cu(3) /[Co(0.28)/Ni(0.58)]5 /Cu(t Cu)/TbxCo100-x(t FI)/Ta (8)中，TbCo合金层厚度应该固定在12nm，Tb成分为24%，夹层Cu最优范围是0.7 <t Cu<1.4 nm时，Co/Ni多层膜能获得比较高交换偏置场，具有重要的实际应用价值。
Claims (2)
1. 一种可调控垂直交换耦合场大小的复合磁性多层膜结构，其特征在于，从下到上依次是：缓冲层、种子层、磁性层、非磁性夹层、亚铁磁钉扎层和保护层；其中，衬底采用康宁玻璃，缓冲层为5.0±0.5nm厚的Ta单层膜，种子层为3.0±0.5 nm厚的Cu单层膜，磁性层为具有垂直磁各向异性的[Co/Ni]N多层膜，多层膜中Co层厚度为0.28±0.05nm, Ni层厚度为0.58 ±0.05nm，N为周期数，N取3~7之间的整数，非磁性夹层为厚度可变的Cu单层膜，亚铁磁钉扎层为具有垂直磁各向异性的TbxCo1-x（t FI）合金；其中，夹层Cu厚度范围为0.7~1.4nm；防氧化保护层为8±0.5 nm Ta层。
2.一种如权利要求1所述的可调控垂直交换耦合场大小的复合磁性多层膜结构的制备方法，其特征在于，采用直流磁控溅射的方法，在高真空室温条件下依次进行溅射，制备各膜层，具体步骤如下：
第一步、制备缓冲层：5.0±0.5 nm 厚的Ta单层膜；溅射气压8.0±0.2 mTorr；溅射功率DC 60±2W；沉积速率 0.041± 0.005nm/s；
第二步、制备种子层：3.0 ±0.5 nm厚的Cu单层膜；溅射气压3.5±0.2 mTorr；溅射功率DC 60±2W；沉积速率 0.060±0.005nm/s；
第三步：制备磁性层：[Co(0.28±0.05)/Ni(0.58±0.05)]N多层膜结构，其中周期重复数N=5指的是采用先Co层在下Ni层在上，共计五次这样顺序制备而成；溅射过程中，Co靶和Ni靶共同使用溅射气压 6.0±0.2mTorr；Co靶溅射功率DC 60±2W；Ni靶溅射功率DC 60±2W；Co沉积速率 0.040± 0.005 nm/s；Ni沉积速率 0.036± 0.005 nm/s；
第四步：制备可变厚度Cu夹入层；溅射气压 3.5 ±0.2mTorr；溅射功率DC 60±2W；沉积速率0.060± 0.005 nm/s，其厚度通过溅射时间控制；
第五步：制备TbCo层合金；Tb靶和Co靶共同采用使用溅射气压7.0±0.2mmTorr；Co靶功率70±2W，TbCo合金的相对成分比通过改变Tb靶功率来确定；某个成分下TbCo合金层厚度由共溅时间决定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710120044.1A CN106898694A (zh) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | 一种可调控垂直交换耦合场大小的复合磁性多层膜结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710120044.1A CN106898694A (zh) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | 一种可调控垂直交换耦合场大小的复合磁性多层膜结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106898694A true CN106898694A (zh) | 2017-06-27 |
Family
ID=59184691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710120044.1A Pending CN106898694A (zh) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | 一种可调控垂直交换耦合场大小的复合磁性多层膜结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106898694A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110021481A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-16 | 东华理工大学 | 一种制备人工反铁磁体复合材料的方法 |
| CN111883653A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-03 | 复旦大学 | 一种磁存储用高热稳定性硬磁-非磁-软磁复合薄膜结构 |
| CN115602411A (zh) * | 2022-09-07 | 2023-01-13 | 甘肃省科学院传感技术研究所（Cn） | 交换偏置场可连续调控的垂直各向异性人工合成反铁磁耦合多层膜 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101320616A (zh) * | 2008-03-27 | 2008-12-10 | 复旦大学 | 一种具有垂直磁各向异性的自旋阀 |
| CN101692374A (zh) * | 2009-10-15 | 2010-04-07 | 复旦大学 | 易轴垂直取向的人工合成反铁磁体和赝自旋阀薄膜结构 |
| CN101866738A (zh) * | 2009-04-17 | 2010-10-20 | 中国科学院物理研究所 | 一种垂直磁各向异性的多层膜 |
| CN103682087A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-03-26 | 复旦大学 | 一种有效增强磁性多层膜垂直矫顽力的方法 |
-
2017
- 2017-03-02 CN CN201710120044.1A patent/CN106898694A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101320616A (zh) * | 2008-03-27 | 2008-12-10 | 复旦大学 | 一种具有垂直磁各向异性的自旋阀 |
| CN101866738A (zh) * | 2009-04-17 | 2010-10-20 | 中国科学院物理研究所 | 一种垂直磁各向异性的多层膜 |
| CN101692374A (zh) * | 2009-10-15 | 2010-04-07 | 复旦大学 | 易轴垂直取向的人工合成反铁磁体和赝自旋阀薄膜结构 |
| CN103682087A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-03-26 | 复旦大学 | 一种有效增强磁性多层膜垂直矫顽力的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MINGHONG TANG ET AL.: ""Manipulation of perpendicular exchange bias effect in [Co/Ni]N/(Cu,Ta)/TbCo multilayer structures"", 《AIP ADVANCES》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110021481A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-16 | 东华理工大学 | 一种制备人工反铁磁体复合材料的方法 |
| CN111883653A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-03 | 复旦大学 | 一种磁存储用高热稳定性硬磁-非磁-软磁复合薄膜结构 |
| CN111883653B (zh) * | 2020-07-28 | 2022-08-23 | 复旦大学 | 一种磁存储用高热稳定性硬磁-非磁-软磁复合薄膜结构 |
| CN115602411A (zh) * | 2022-09-07 | 2023-01-13 | 甘肃省科学院传感技术研究所（Cn） | 交换偏置场可连续调控的垂直各向异性人工合成反铁磁耦合多层膜 |
| CN115602411B (zh) * | 2022-09-07 | 2024-05-10 | 甘肃省科学院传感技术研究所 | 交换偏置场可连续调控的垂直各向异性人工合成反铁磁耦合多层膜 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bandiera et al. | Asymmetric interfacial perpendicular magnetic anisotropy in Pt/Co/Pt trilayers | |
| Kools | Exchange-biased spin-valves for magnetic storage | |
| Mizukami et al. | Composition dependence of magnetic properties in perpendicularly magnetized epitaxial thin films of Mn-Ga alloys | |
| Inomata et al. | Large tunneling magnetoresistance at room temperature using a Heusler alloy with the B2 structure | |
| EP2839501B1 (en) | Free layer with high thermal stability for magnetic device applications by insertion of a boron dusting layer | |
| US7531830B2 (en) | Spin-polarization devices using rare earth-transition metal alloys | |
| US8513944B2 (en) | Three-layer magnetic element, magnetic field sensor, magnetic memory and magnetic logic gate using such an element | |
| Sankaranarayanan et al. | Exchange bias in NiFe∕ FeMn∕ NiFe trilayers | |
| US20080151615A1 (en) | Magnetic multilayer device, method for producing such a device, magnetic field sensor, magnetic memory and logic gate using such a device | |
| Ikeda et al. | Boron composition dependence of magnetic anisotropy and tunnel magnetoresistance in MgO/CoFe (B) based stack structures | |
| EP2820649A2 (en) | High thermal stability free layer with high out-of-plane anisotropy for magnetic device applications | |
| CN105826462B (zh) | 用于霍斯勒化合物的织构化膜的底层 | |
| CN103956249B (zh) | 一种垂直各向异性人工反铁磁耦合多层膜材料 | |
| WO2010134435A1 (ja) | 強磁性トンネル接合体およびそれを用いた磁気抵抗効果素子 | |
| Cuchet et al. | Influence of a Ta spacer on the magnetic and transport properties of perpendicular magnetic tunnel junctions | |
| Dai et al. | Spin transfer torque switching of amorphous GdFeCo with perpendicular magnetic anisotropy for thermally assisted magnetic memories | |
| Goripati et al. | Bi-quadratic interlayer exchange coupling in Co2MnSi/Ag/Co2MnSi pseudo spin-valve | |
| Vavra et al. | Magnetoresistance and Hall effect in epitaxial Co-Au superlattices | |
| CN106898694A (zh) | 一种可调控垂直交换耦合场大小的复合磁性多层膜结构 | |
| Jiang et al. | Perpendicular magnetic anisotropy of Pd/Co55Mn25Si20/NiO/Pd sputtering films | |
| Ustinov et al. | High-sensitive hysteresisless spin valve with a composite free layer | |
| Zha et al. | Pseudo Spin Valves Using a (1 1 2)-Textured D0 $ _ {22} $ Mn $ _ {2.3-2.4} $ Ga Fixed Layer | |
| Fernandez-Outon et al. | Large exchange bias IrMn/CoFe for magnetic tunnel junctions | |
| Feng et al. | Fabrication of exchange-biased spin valves with CoFeB amorphous layers | |
| Singh et al. | Study of exchange bias in all ferromagnetic Fe/Co Soft/Hard bilayer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170627 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |