CN113036034A - 可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料及方法 - Google Patents
可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113036034A CN113036034A CN202110255553.1A CN202110255553A CN113036034A CN 113036034 A CN113036034 A CN 113036034A CN 202110255553 A CN202110255553 A CN 202110255553A CN 113036034 A CN113036034 A CN 113036034A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- magnetic
- fex
- thin film
- film material
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 32
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 27
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007888 film coating Substances 0.000 claims description 7
- 238000009501 film coating Methods 0.000 claims description 7
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910015372 FeAl Inorganic materials 0.000 description 37
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 229910017107 AlOx Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001291 heusler alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910020647 Co-O Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910020704 Co—O Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017135 Fe—O Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 MgO Chemical class 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005502 peroxidation Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
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
- H10N50/80—Constructional details
- H10N50/85—Magnetic active materials
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
Abstract
本发明属于磁性薄膜领域，尤其涉及一种可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料及方法：该磁性薄膜材料包括：基底、缓冲层、磁性层、氧化物层和保护层，磁性层的磁性材料为断裂式的Co2FeX/Zr/Co2FeX，Zr占磁性层的量比为0.001‑50％，X为Al、Si或Mn中的一种或者多种。本发明的有益效果是，该磁性薄膜材料是在以Ta或者其它金属做为缓冲层和保护层，在缓冲层上沉积Co2FeX/Zr/Co2FeX，再沉积金属氧化物层，利用对氧有较强亲和力的Zr来调控Co2FeX中Co、Fe氧化物的比例，改善薄膜中输运性能，同时提高薄膜的垂直磁各向异性，以满足磁性随机存储器和磁传感器的应用需求。
Description
技术领域
本发明属于磁性薄膜领域，涉及一种可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料及方法。
背景技术
赫斯勒合金具有高自旋极化率、低阻尼常数、高的居里温度，满足磁性随机存储器(MRAM)中低磁化翻转电流的需求，有望成为下一代高密度垂直磁记录器件MRAM的电极材料而广泛受到关注。但该合金由于磁晶各项异性能很低，使得在赫斯勒合金/氧化物多层膜中获得PMA变得很困难，所以提高赫斯勒合金体系的磁各向异性成了其应用的关键。具有较高垂直磁各向异性和好的热稳定性的磁性材料是MRAM、磁传感器应用的基础，目前国际上还在不断地挖掘磁性薄膜的潜力，提高其磁性能和热稳定性等，以扩大其应用领域。
发明内容
本发明公开了一种可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料及方法，以解决现有技术的上述技术问题以及其他潜在问题中的任意问题。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是：可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料，
本发明的技术方案是：一种可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料，该磁性薄膜材料包括基底、缓冲层、Co2FeX(X为Al、Si、Mn的一种或者多种)/Zr/Co2FeX(X为Al、Si、Mn的一种或者多种)/MO(MO为金属氧化物如MgO、AlOx等)多层膜、保护层；
其中，所述缓冲层和保护层均由金属Ta或其它金属或者不同金属元素的复合层构成，其它金属可以为Pt、Pd、Mo、Cr等。
进一步，所述基底为硅片、玻璃片、MgO基底。本发明的另一目的是提供上述磁性薄膜材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1：选取基底材料，进行清洗；
步骤2：采用共溅射方法将Ta或其它金属沉积在经步骤1处理后的基底材料上作为缓冲层，
步骤3：在所述缓冲层上沉积Co2FeX(X为Al、Si、Mn的一种或者多种)/Zr/Co2FeX(X为Al、Si、Mn的一种或者多种)/MO(MO为金属氧化物如MgO、AlOx)多层膜；
步骤4：采用磁控溅射方法将Ta或其它金属沉积在上述多层膜上作为保护层；
步骤5：将上述制备的(0.1～100.0m)Ta或其它金属/Co2FeX(X为Al、Si、Mn的一种或者多种)/Zr/Co2FeX(X为Al、Si、Mn的一种或者多种)/MO(MO为金属氧化物如MgO、AlOx)/(0.1～100.0nm)Ta或其它金属薄膜材料放入真空退火炉进行退火处理。
进一步，所述共溅射方法的具体工艺为：溅射室本底真空度为1.0×10-4～9.9×10-4Pa或者1.0×10-5～9.9×10-5Pa，溅射前通入镀膜室99.99％纯度氩气0.5～1小时，维持在气压0.1～1.5Pa；溅射时99.99％纯度的高纯氩气气压为0.2～2.7Pa；基片用循环去离子水冷却，平行于基片平面方向加有5～60kA/m的磁场。
进一步，所述步骤5的退火工艺为：退火炉本底真空为1.0×10-4～9.9×10-4Pa或者1.0×10-5～9.9×10-5Pa、退火温度为100-500℃，退火时间为1分钟-120分钟，退火时沿薄膜的易轴方向加5-100kA/m的磁场，并在磁场中随炉冷却。
进一步，所述缓冲层和保护层的沉积厚度为：0.1～100.0nm。
进一步，所述Ta或其它金属/Co2FeX(X为Al、Si、Mn的一种或者多种)/Zr/Co2FeX(X为Al、Si、Mn的一种或者多种)/MO(MO为金属氧化物如MgO、AlOx等)/Ta或其它金属，多层膜的沉积厚度为：1.0～200.0nm。
本发明的原理是：制备MRAM和磁传感器的传统材料是在基片上沉积Ta或其它金属/Co2FeX(X为Al、Si、Mn的一种或者多种)/Zr/Co2FeX(X为Al、Si、Mn的一种或者多种)/MO(MO为金属氧化物如MgO、AlOx)/Ta或其它金属的多层膜。多层膜的PMA取决于Co-O、Fe-O的轨道杂化，但Co、Fe的欠氧化和过氧化都不利于薄膜的PMA。在制备多层膜材料过程中，Co2FeX上沉积氧化物，在制备态Co、Fe有一定程度的氧化。在一定温度热处理下，Co、Fe、X等元素会发生扩散，Co、Fe的氧化状态也会发生变化，影响样品的磁各向异性。因此在磁性层中沉积一定的Zr,Zr易于和氧发生反应，利用金属Zr对O的亲和力调控Co-O、Fe-O的比例，提高样品的PMA及热稳定性。可以单独溅射Zr也可以采用共溅射的方法制备Zr和上层Co2FeX磁性层，进而达到提高上述薄膜的垂直磁各向异性的目的。
为了解决上述问题，本发明的目的是提供工艺简单，具有较高的垂直磁各向异性的磁性薄膜材料及其制备方法。
附图说明
图1为Pt(4nm)/Co2FeAl(0.7nm)/MgO(1nm)/Ta(2nm)薄膜制备态的磁化曲线示意图。
图2为Pt(4nm)/Co2FeAl(0.7nm)/MgO(1nm)/Ta(2nm)薄膜300℃、30分钟退火的磁化曲线示意图。
图3采用本发明方法制备得到的Pt(4nm)/Co2FeAl(0.35nm)/Zr(0nm)/Co2FeAl(0.35nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜300℃、30分钟退火的磁化曲线示意图。
图4为采用本发明方法制备得到的Pt(4nm)/Co2FeAl(0.35nm)/Zr(0.02nm)/Co2FeAl(0.35nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜300℃、30分钟退火的磁化曲线示意图。
图5为采用本发明方法制备得到的Pt(4nm)/Co2FeAl(0.35nm)/Zr(0.08nm)/Co2FeAl(0.35nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)300℃、30分钟退火的磁化曲线示意图。
图6为Pt(4nm)/Co2FeAl(0.35nm)/Zr(0.14nm)/Co2FeAl(0.35nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜300℃、30分钟退火的磁化曲线示意图。
图7为Pt(4nm)/Co2FeAl(0.35nm)/Zr(0.20nm)/Co2FeAl(0.35nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜300℃、30分钟退火的磁化曲线示意图。
图8为Pt(4nm)/Co2FeAlSi(0.40nm)/Zr(0.12nm)/Co2FeAlSi(0.40nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜300℃、30分钟退火的磁化曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明一种可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料，该可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料包括：基底、缓冲层、磁性层、氧化物层和保护层，所述磁性层的磁性材料为断裂式的Co2FeX/Zr/Co2FeX，其中，X为Al、Si、Mn的一种或者多种，Zr占磁性层的质量比为0.001-50％。
所述氧化物层为金属氧化物，所述缓冲层和保护层为单层或复合层。
所述单金属层为金属Ta、贵金属或稀有金属元素，复合金属层为金属Ta与贵金属和稀有金属元素，所述贵金属为Pt或Pd，所述稀有金属为Mo或Cr。所述基底为硅片或玻璃片、MgO基底材料。
本发明还提供一种制备上述可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料的方法，该方法具体包括以下步骤：
S1)选取基底材料，进行清洗；
S2)采用磁控溅射方法将Ta或者其它金属沉积在经S1)处理后的基底材料上作为缓冲层，
S3)再在S2)得到缓冲层上沉积一定厚度的断裂式磁性层，再沉积氧化物层，
S4)再采用磁控溅射方法将Ta或者其它金属沉积在氧化物层上作为保护层，
S5)将经过S4)制备的薄膜在真空退火炉中进行退火处理，最终得到可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料。
所述S1)和S4)中的磁控溅射方法的具体工艺为：溅射室本底真空度为1.0×10-4～9.9×10-4Pa或者1.0×10-5～9.9×10-5Pa，溅射前通入镀膜室99.99％纯度氩气0.5～1小时，维持在气压0.1～1.5Pa；溅射时99.99％纯度的高纯氩气气压为0.2～2.7Pa；基片用循环去离子水冷却，平行于基片平面方向加有5～60kA/m的磁场。
所述S5)中的退火工艺为：退火炉本底真空为1.0×10-4～9.9×10-4Pa或者1.0×10-5～9.9×10-5Pa、退火温度为100-500℃，退火时间为1分钟-120分钟，退火时沿薄膜的易轴方向加5-100kA/m的磁场，并在磁场中随炉冷却。
所述缓冲层、氧化物层和保护层的沉积厚度均为：0.1～100.0nm。
所述磁性层的厚度为：1.0～200.0nm，所述磁性层结构为Co2FeX/Zr/Co2FeX，其中，Zr和Co2FeX之间分别沉积或与上层Co2FeX共溅射，Zr占磁性层的质量比为0.001-50％。
所述可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料的热稳定性达到400℃。
对比实施例：
在磁控溅射仪中制备Pt/Co2FeAl/Zr/Co2FeAl/MgO/Ta薄膜。首先将Si基片用有机化学溶剂和去离子水超声清洗，然后装入真空室样品基座上。基片用循环去离子水冷却，平行于基片方向加有16kA/m的磁场，并且基片始终以18转/分钟的速率旋转，溅射沉积速率为0.15nm/分钟。溅射室本底真空4.0×10-5Pa，溅射前通入镀膜室99.99％纯度氩气0.5小时，维持在气压0.5Pa。在溅射时99.99％纯度的高纯氩气气压为0.3Pa的条件下依次沉积Pt/Co2FeAl/Zr/Co2FeAl/MgO/Ta薄膜，图1a为Pt(4nm)/Co2FeAl(0.7nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜制备态的磁化曲线，该薄膜显示了面内磁各向异性(IMA)。
实施例1：
溅射室本底真空度为6.0×10-5Pa，溅射前通入镀膜室99.99％纯度氩气0.5小时，维持在气压0.7Pa；溅射时99.99％纯度的高纯氩气气压为0.3Pa；基片用循环去离子水冷却，平行于基片平面方向加有16kA/m的磁场，以诱发一个易磁化方向。制备Pt为缓冲层的薄膜。样品结构Pt(4nm)/Co2FeAl(t nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)(t为Co2FeAl厚度)。
在真空退火炉中对薄膜进行退火处理，退火温度为300℃，退火时间为30分钟，并在磁场中随炉冷却。退火炉本底真空为3.0×10-5Pa,退火时沿薄膜的易轴方向加60kA/m的磁场。
在制备态，不同厚度的Co2FeAl都显示IMA。图1是Pt(4nm)/Co2FeAl(0.7nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜制备态的磁化曲线，图2是Pt(4nm)/Co2FeAl(0.7nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜300℃、30分钟退火的磁化曲线。从图上可以看出，0.7nm的Co2FeAl在制备态显示IMA，在300℃、30分钟退火后显示较弱的PMA。
实施例2：
溅射室本底真空度为6.0×10-5Pa，溅射前通入镀膜室99.99％纯度氩气0.5小时，维持在气压0.7Pa；溅射时99.99％纯度的高纯氩气气压为0.3Pa；基片用循环去离子水冷却，平行于基片平面方向加有16kA/m的磁场，以诱发一个易磁化方向。样品结构Pt(4nm)/Co2FeAl(0.35nm)/Zr(t nm)/Co2FeAl(0.35nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)(t为Zr厚度)。
实施例3：
溅射室本底真空度为6.0×10-5Pa，溅射前通入镀膜室99.99％纯度氩气0.5小时，维持在气压0.7Pa；溅射时99.99％纯度的高纯氩气气压为0.3Pa；基片用循环去离子水冷却，平行于基片平面方向加有16kA/m的磁场，以诱发一个易磁化方向。样品结构Pt(4nm)/Co2FeAlSi(0.40nm)/Zr(t nm)/Co2FeAlSi(0.40nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)(t为Zr厚度)。
在真空退火炉中对薄膜进行退火处理，退火温度为300℃，退火时间为30分钟，并在磁场中随炉冷却。退火炉本底真空为3.0×10-5Pa,退火时沿薄膜的易轴方向加60kA/m的磁场。
图3为Pt(4nm)/Co2FeAl(0.35nm)/Zr(0nm)/Co2FeAl(0.35nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜300℃、30分钟退火的磁化曲线，图4为Pt(4nm)/Co2FeAl(0.35nm)/Zr(0.02nm)/Co2FeAl(0.35nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜300℃、30分钟退火的磁化曲线，图5为Pt(4nm)/Co2FeAl(0.35nm)/Zr(0.08nm)/Co2FeAl(0.35nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)300℃、30分钟退火的磁化曲线，图6为Pt(4nm)/Co2FeAl(0.35nm)/Zr(0.14nm)/Co2FeAl(0.35nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜300℃、30分钟退火的磁化曲线,图7为Pt(4nm)/Co2FeAl(0.35nm)/Zr(0.20nm)/Co2FeAl(0.35nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜300℃、30分钟退火的磁化曲线。图8为(4nm)/Co2FeAlSi(0.40nm)/Zr(0.12nm)/Co2FeAlSi(0.40nm)/MgO(1.0nm)/Ta(2nm)薄膜300℃、30分钟退火的磁化曲线。从图上可以看出，样品插入Zr后都显示PMA，且有效磁各向异性常数随着Zr厚度增加逐渐增大，当Zr为0.14nm时达到最大，之后随着Zr厚度增加逐渐减小。可见，这种分裂式的Co2FeAl/Zr/Co2FeAl薄膜，可以有效地提高薄膜的PMA。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料，该可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料包括：基底、缓冲层、磁性层、氧化物层和保护层，且所述基底、缓冲层、磁性层、氧化物层和保护层从下到上依次设置，其特征在于，所述磁性层的磁性材料为断裂式的Co2FeX/Zr/Co2FeX，其中，X为Al、Si、Mn的一种或者多种，Zr占磁性层的质量比为0.001-50％。
2.根据权利要求1所述的可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料，其特征在于，所述氧化物层为金属氧化物，所述缓冲层和保护层为单金属层或复合金属层。
3.根据权利要求2所述的可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料，其特征在于，所述单金属层为金属Ta、贵金属或稀有金属元素，复合金属层为金属Ta与贵金属和稀有金属元素，所述贵金属为Pt或Pd，所述稀有金属为Mo或Cr。
4.根据权利要求1所述的磁性薄膜材料，所述基底为硅片或玻璃片、MgO基底材料。
5.一种制备如权利要求1-4任意一项可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
S1)选取基底材料，进行清洗；
S2)采用磁控溅射方法在经S1)处理后的基底材料上沉积缓冲层，
S3)再在S2)得到缓冲层上沉积一定厚度的断裂式磁性层，再沉积氧化物层，
S4)再采用磁控溅射方法将Ta或者其它金属沉积在氧化物层上作为保护层，
S5)将经过S4)制备的薄膜在真空退火炉中进行退火处理，最终得到可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S1)和S4)中的磁控溅射方法的具体工艺为：溅射室本底真空度为1.0×10-4～9.9×10-4Pa或者1.0×10-5～9.9×10-5Pa，溅射前通入镀膜室99.99％纯度氩气0.5～1小时，维持在气压0.1～1.5Pa；溅射时99.99％纯度的高纯氩气气压为0.2～2.7Pa；基片用循环去离子水冷却，平行于基片平面方向加有5～60kA/m的磁场。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S5)中的退火工艺为：退火炉本底真空为1.0×10-4～9.9×10-4Pa或者1.0×10-5～9.9×10-5Pa、退火温度为100-500℃，退火时间为1分钟-120分钟，退火时沿薄膜的易轴方向加5-100kA/m的磁场，并在磁场中随炉冷却。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述缓冲层、氧化物层和保护层的沉积厚度均为：0.1～100.0nm。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述磁性层的厚度为：1.0～200.0nm，所述磁性层结构为Co2FeX/Zr/Co2FeX，其中，Zr和Co2FeX之间分别沉积或与上层Co2FeX共溅射，Zr占磁性层的质量比为0.001-50％。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料的热稳定性达到400℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110255553.1A CN113036034B (zh) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | 可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110255553.1A CN113036034B (zh) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | 可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113036034A true CN113036034A (zh) | 2021-06-25 |
| CN113036034B CN113036034B (zh) | 2023-07-25 |
Family
ID=76467243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110255553.1A Active CN113036034B (zh) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | 可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113036034B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103329204A (zh) * | 2010-07-26 | 2013-09-25 | 国家科学研究中心 | 磁性存储元件 |
| US20170177514A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-22 | SK Hynix Inc. | Electronic device |
| CN108807662A (zh) * | 2017-05-04 | 2018-11-13 | 爱思开海力士有限公司 | 电子装置 |
| CN110021702A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-07-16 | 北京科技大学 | 一种快速提高垂直磁各向异性的方法 |
| US20200403149A1 (en) * | 2019-06-21 | 2020-12-24 | Headway Technologies, Inc. | Magnetic Element with Perpendicular Magnetic Anisotropy (PMA) and Improved Coercivity Field (Hc)/Switching Current Ratio |
-
2021
- 2021-03-09 CN CN202110255553.1A patent/CN113036034B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103329204A (zh) * | 2010-07-26 | 2013-09-25 | 国家科学研究中心 | 磁性存储元件 |
| US20170177514A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-22 | SK Hynix Inc. | Electronic device |
| CN108807662A (zh) * | 2017-05-04 | 2018-11-13 | 爱思开海力士有限公司 | 电子装置 |
| CN110021702A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-07-16 | 北京科技大学 | 一种快速提高垂直磁各向异性的方法 |
| US20200403149A1 (en) * | 2019-06-21 | 2020-12-24 | Headway Technologies, Inc. | Magnetic Element with Perpendicular Magnetic Anisotropy (PMA) and Improved Coercivity Field (Hc)/Switching Current Ratio |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113036034B (zh) | 2023-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4084638B2 (ja) | 高密度磁気記録媒体用ナノコンポジット薄膜の製造 | |
| US20040185307A1 (en) | Perpendicular magnetic recording medium and method for manufacturing the same | |
| US3102048A (en) | Magnetic films | |
| US9842678B2 (en) | MnBi magnetic material | |
| CN113036034B (zh) | 可调控Co2FeX合金垂直磁各向异性的磁性薄膜材料及方法 | |
| US3625849A (en) | Manufacture of magnetic medium | |
| CN107958765B (zh) | 一种具有垂直磁各向异性的磁性薄膜材料及其制备方法 | |
| JP3305790B2 (ja) | 薄膜永久磁石の製造方法 | |
| JP7036635B2 (ja) | 磁気記憶素子、垂直磁化膜の形成方法、および、磁気記憶素子の製造方法 | |
| JPH0451963B2 (zh) | ||
| CN114420836A (zh) | 一种Ru插层调节的超高各向异性磁电阻薄膜及其制备方法 | |
| CN110462769B (zh) | 磁性膜的形成方法和磁存储元件的制造方法 | |
| JP5981564B2 (ja) | 磁気記録媒体及びその製造方法 | |
| CN113046709B (zh) | 一种钴基多层膜及其制备方法 | |
| JPS61194635A (ja) | 薄膜永久磁石 | |
| JPH11288812A (ja) | 高保磁力Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系薄膜磁石及びその製造方法 | |
| JPH03265105A (ja) | 軟磁性積層膜 | |
| JP2976694B2 (ja) | 人工格子膜の製造方法およびその製造装置 | |
| JP2720363B2 (ja) | 磁気記録媒体の製造方法 | |
| KR100333496B1 (ko) | 고보자력 자성박막 열처리 방법 | |
| JPH06251447A (ja) | 光磁気記録媒体およびその製造方法 | |
| JPH09219313A (ja) | Ｒ−ｔｍ−ｂ系硬磁性薄膜およびその製造方法 | |
| JP3823051B2 (ja) | 磁性薄膜およびその熱処理方法 | |
| JPH01118239A (ja) | 光磁気記録媒体 | |
| JP2001217124A (ja) | Ｒ‐Ｆｅ‐Ｂ系垂直磁気異方性薄膜磁石及びその製造方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |