CN117750870A - 一种隧道磁电阻传感器及其使用的IrMn合金薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隧道磁电阻传感器及其使用的IrMn合金薄膜，包括衬底，和衬底以上的缓冲层、IrMn反铁磁层、人工合成反铁磁层、势垒层、自由层以及覆盖层；所述的IrMn反铁磁层IrMn合金薄膜，其中的Ir与Mn的原子比在膜的厚度方向上是变化的。该IrMn合金薄膜，采用独立的Ir和Mn靶材，通过共溅射制备，并在溅射过程中改变Mn靶溅射功率从而改变IrMn合金薄膜的组分。本发明公开的隧道磁电阻传感器及其使用的IrMn合金薄膜，其中Ir和Mn的组分沿着薄膜厚度的方向改变，显著提高了TMR率，具有优越的性能，降低了所需IrMn合金靶材的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道磁电阻传感器及其使用的IrMn合金薄膜。
背景技术
信息化智能化的时代，微机电系统(MEMS)传感器作为获取信息的关键器件，对各种传感装置的微型化起着巨大的推动作用，已在太空卫星、运载火箭、航空航天、各种车辆、生物医学及消费电子产品等领域中得到了广泛的应用。据统计一辆汽车需要50至120颗MEMS磁传感器芯片，且汽车越高级，安全等级的要求越高，所需要的磁传感器芯片数量就越多。MEMS传感器芯片的设计、制造以及集成是产业中的重要环节。其中磁传感器占据了物联网各类智能传感器约10％的份额，从检测地磁场用于导航交通，到检测神经元活动产生的极微弱磁场用于医疗诊断，磁传感器的应用无处不在。广义地说，磁传感器就是把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起敏感元件磁性能变化转换成电信号的器件。狭义地讲，磁传感器仅指磁场传感器，即将各种磁场及其变化的量转变成电信号输出的器件。利用磁传感器对目标物体产生的磁场信号进行探测和识别可对目标物体的物理特征、运动状态甚至电流传输状态进行确定。相对于如雷达、声纳等其它探测方法，磁特征探测具有无源被动探测、隐蔽性能好、抗干扰能力强和保密性高等特点，在包括地质勘探、基础设施建设勘探、地震监测、地磁导航以及磁异常监测等民、军用领域具有重大意义。
随着人们对传感器高灵敏度、低功耗、小型化等性能需求的提高，集成电路中微型磁传感器所使用的技术不断更新，目前主要包括霍尔效应(Hall effect)、各向异性磁电阻(Anisotropic magnetoresistance,AMR)效应、巨磁电阻(Giant magnetoresistance,GMR)效应以及隧道磁电阻(Tunneling magnetoresistance,TMR)效应四种。基于磁电阻效应的传感器因高灵敏度、小体积、低功耗及易集成等特点正在逐步进入磁传感器市场，其中各向异性磁电阻(AMR)传感器已经大规模应用，巨磁电阻(GMR)传感器方兴未艾，快速发展。隧道磁电阻(TMR)传感技术集AMR的高灵敏度和GMR的宽动态范围优点于一体，得到广泛关注。
当前隧道磁电阻传感器的钉扎层中反铁磁薄膜IrMn使用单一组分的IrMn(铱锰)合金靶材进行磁控溅射来制备。IrMn溅射靶材可以通过合金烧结来获得，但烧结靶材易氧化，使用低氧熔炼生产的IrMn靶材能防止氧对靶材的有害影响，但成本是烧结靶材的5倍以上，成本高昂。
基于磁性隧道结的材料及其物理效应的研究一直是自旋电子学研究领域中的重要内容。一个磁性隧道结(magnetic tunnel junction,MTJ)的核心结构是由两层铁磁材料中间夹着一层绝缘体构成的类似于三明治结构的纳米多层膜，其中重要的一个物理性质是自旋相关的电子隧穿特性。
通过外加磁场可以使两铁磁层电极F1和F2的磁矩平行排列或者反平行排列。若两铁磁性电极磁矩平行排列，在其隧穿输运过程中，铁磁电极F1中多数自旋子带中的电子将隧穿进入铁磁电极F2中的多数自旋子带的空态，F1中少数自旋子带的电子将进入F2中少数自旋子带的空态，整个磁性隧道结呈现低电阻态。若两铁磁性电极磁矩反平行排列，隧穿输运过程为F1中多数自旋子带中的电子将隧穿进入F2中的少数自旋子带的空态，F1中少数自旋子带的电子将进入F2中多数自旋子带的空态，导致整体参与输运的电子数减小，所以整个磁性隧道结呈现高电阻态。为此，铁磁电极F1和F2磁矩平行排列时的电阻RP小于反平行排列时的电阻RAP,这种磁隧道结电阻随两铁磁层电极磁矩相对取向而变化的特性被定义为隧道磁电阻(tunneling magneto-resistance,TMR)效应。TMR比值定义为
其中，GP以及GAP分别是铁磁电极F1和F2在磁矩平行和反平行排列时的电导。
隧道磁电阻效应TMR率越大，隧道磁电阻传感器的性能就越优越。
发明内容
本发明的目的是为了提高隧道磁电阻传感器的性能，提出一种隧道磁电阻传感器及其使用的IrMn合金薄膜。
为了解决上述技术问题，本发明提出隧道磁电阻传感器及其使用的IrMn合金薄膜，包括：
一种隧道磁电阻传感器使用的IrMn合金薄膜，所述的IrMn合金薄膜中的Ir与Mn的原子比在膜的厚度方向上是变化的。
在一些实施例中，所述的IrMn合金薄膜中的Ir与Mn的原子比在膜的厚度方向上的变化是连续的。
在一个实施例中，所述的IrMn合金薄膜中的Ir与Mn的原子比在膜的厚度方向上从10：90变化到40:60；或者从40:60变化到10：90。
在一些实施例中，所述的IrMn合金薄膜在膜的厚度方向上是厚度范围为0.1nm至2nm的、具有不同的Ir与Mn的原子比的IrMn精细膜的堆叠，所述的IrMn精细膜的不同的Ir与Mn的原子比的范围为10：90至40:60。
在一些实施例中，所述的IrMn合金薄膜包括交替堆叠的至少2种以上具有不同的Ir与Mn的原子比的所述的IrMn精细膜。
在一个实施例中，所述的IrMn合金薄膜包括交替堆叠的2种不同的Ir与Mn的原子比的所述的IrMn精细膜，分别为Ir与Mn的原子比为18：82，以及Ir与Mn的原子比为25：75；并且所述的IrMn精细膜共计14层，每层厚度为0.5nm。
在一个实施例中，所述的IrMn合金薄膜包括交替堆叠的4种具有不同的Ir与Mn的原子比的所述的IrMn精细膜；在所述IrMn合金薄膜的厚度方向上，从底电极往上的第一层，Ir与Mn的原子比为25：75，并且其厚度为2nm；第二层，Ir与Mn的原子比为22：78，并且其厚度为2nm；第三层，Ir与Mn的原子比为20：80，并且其厚度为2nm；第四层，Ir与Mn的原子比为18：82，并且其厚度为1nm。
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本发明的一种隧道磁电阻传感器使用的IrMn合金薄膜，采用独立的Ir靶材和Mn靶材，通过共溅射制备；并通过改变Mn靶溅射功率得到所需要的Ir与Mn的原子比。
本发明还提出了一种隧道磁电阻传感器，包括衬底，和衬底以上的缓冲层、IrMn反铁磁层、人工合成反铁磁层、势垒层、自由层以及覆盖层；所述的IrMn反铁磁层采用如权利要求1-8所述的任意一种IrMn合金薄膜。
本发明公开的一种隧道磁电阻传感器及其使用的IrMn合金薄膜，其中Ir和Mn的组分沿着薄膜厚度的方向改变，采用Ir靶和Mn靶共溅射的方法，获得多种不同组分的反铁磁层薄膜IrMn合金，显著提高了TMR率，使得隧道磁电阻传感器具有优越的性能，还降低了所需IrMn合金靶材的成本。
附图说明
图1是本发明的隧道磁电阻传感器膜层结构示意图。
图2是本发明的另一种隧道磁电阻传感器膜层结构示意图。
图3是本发明的又一种隧道磁电阻传感器膜层结构示意图。
图4是共溅射法制备IrMn合金中Mn:Ir原子组分比随Mn靶溅射功率变化的关系图。
图5和图6是通过SEM观察到的本发明的共溅射法制备的Ir25Mn75合金样品表面微观区域的形貌图。
图7是Ta 3/Ru 3/Ir15.5Mn84.5 80原子力显微镜测量结果图。
图8是Ta 3/Ru 3/Ir25Mn75 80样品X射线衍射数据图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步详细说明。本发明的实现并不限于如下所描述的实施例，还可以以许多不同的形式来实现。提供如下实施例的目的，是为了便于更加透彻全面的理解本发明所公开的内容。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中所使用的术语只为描述具体的实施例，不是为了限制本发明。
我们发现多组分的钉扎层反铁磁薄膜IrMn能够提高隧道磁电阻效应TMR,提高隧道磁电阻传感器的性能，但是制备多组分的IrMn合金不能使用单一组分的IrMn合金靶材。而且，制备隧道磁电阻传感器所需的靶材包括Ta、Ru、CoFe、CoFeB、MgO，如果还包括制备Ir25Mn75/Ir22Mn78/Ir20Mn80/Ir18Mn82这种多组分的IrMn合金靶材，在磁控溅射腔室内的靶位设置比较复杂。
本发明提出一种新型结构的隧道磁阻传感器及其制备方法。这种隧道磁阻传感器有一层IrMn膜。现有技术中，这层IrMn膜是固定组分的均匀薄膜。本发明的这层IrMn膜的组分变化的，这种变化可以是组分连续可调的。比如从薄膜的底部到薄膜的上部，沿膜厚方向IrMn组分连续从10：90变化到25：75；或者反过来连续变化从25：75变化到10：90；再或者用两种组分的IrMn精细膜来堆叠得到这层IrMn膜，比如两种厚度为0.5nm的IrMn薄膜，Ir：Mn组分分别为10：90和30：70，使用这两种组分的IrMn亚纳米精细薄膜交替堆叠得到新型的IrMn薄膜结构。以上三种新型多组分IrMn薄膜结构代替单层固定组分IrMn薄膜结构，可以提高隧道磁阻传感器的性能。
采用固定组分的IrMn合金靶材通过溅射工艺无法获得上述IrMn薄膜，我们发明了分别用Ir靶材和Mn靶材共溅射，并控制Mn靶材溅射功率改变的方法，能够得到任意组分的IrMn合金薄膜。本发明用两个单质的金属靶材共溅射，获得任意组分的IrMn合金薄膜，减少了TMR传感器制备设备和工艺的复杂性。
如图1所示是本发明的一种隧道磁电阻传感器膜层结构示意图，膜层结构为Ta1.5/Ru 25/Ir25Mn75 2/Ir22Mn78 2/Ir20Mn80 2/Ir18Mn82 1/CoFe 2.2/Ru 0.85/CoFeB2.8/MgO 2/CoFeB 1.3/Ta 2/Ru 15。
图1中最下方生长在衬底上的是1.5nm厚度的Ta薄膜，往上依次是25nm厚度的Ru薄膜，2nm厚度的Ir25Mn75合金薄膜，2nm厚度的Ir22Mn78合金薄膜，2nm厚度的Ir20Mn80合金薄膜，1nm厚度的Ir18Mn82合金薄膜，以及2.2nm厚度的CoFe合金薄膜，0.85nm厚度的Ru薄膜，2.8nm厚度的CoFeB薄膜，2nm厚度的MgO薄膜，1.3厚度的CoFeB薄膜，2nm厚度的Ta薄膜，15nm厚度的Ru薄膜。
其中，Ta、Ru为缓冲层，也叫种子层，一方面用来增强薄膜与衬底的结合力，并诱发磁性层易形成特定的取向，有助于磁电阻效应和交换偏置；另一方面，增加底电极的厚度，增加多层膜的电学特性，减少底电极电阻对磁电阻的影响。
IrMn为反铁磁层，其与邻近磁性层形成交换偏置，通过交换偏置固定钉扎层的磁矩取向。这里的IrMn合金薄膜包括四层，从底电极往上包括第一层，Ir与Mn的原子比为25：75，膜厚2nm；第二层，Ir与Mn的原子比为22：78，膜厚2nm；第三层，Ir与Mn的原子比为20：80，膜厚2nm；第四层，Ir与Mn的原子比为18：82，膜厚1nm。
CoFe/Ru/CoFeB为人工合成反铁磁层(Synthetic ArtificialAntiferromagnetic,SAF)，两铁磁层通过RKKY作用耦合形成一个整体，当中间的非磁性层在一定厚度范围内时，两铁磁层形成反铁磁耦合作用，两磁性层的磁矩倾向于反平行排列。人工合成反铁磁层相比较于单一的铁磁层，具有饱和磁化强度低、矫顽场小、饱和场高以及热稳定性好等特点，因而得到广泛应用，在磁传感器中主要用于增加钉扎层的交换偏置和增强钉扎层磁矩的一致取向，减少钉扎层非线性和噪声的影响。
势垒层MgO和自由层CoFeB，与SAF构成磁隧道结的基本结构。
最上面的Ta/Ru为覆盖层，不仅可以起到一定的保护作用，防止CoFeB氧化，且α-Ta结构有利于α-CoFeB的形成，对于CoFe/MgO界面形成(001)织构也是很重要的。
图1中的IrMn合金膜层，总厚度的范围是1-10nm。
作为本发明的实施例中，图1中的IrMn合金薄膜中的Ir与Mn的原子比在膜的厚度方向上是变化的。并且IrMn合金薄膜中的Ir与Mn的原子比在膜的厚度方向上的变化是连续的。
在一个具体实施例中，所述的IrMn合金薄膜中的Ir与Mn的原子比在膜的厚度方向上从10：90变化到40:60；或者从40:60变化到10：90。
如图2所示是本发明的另一种隧道磁电阻传感器膜层结构示意图，膜层结构为Ta1.5/Ru 25/Ir18Mn822/Ir20Mn80 2/Ir22Mn78 2/Ir25Mn75 1/CoFe 2.2/Ru 0.85/CoFeB2.8/MgO 2/CoFeB 1.3/Ta 2/Ru 15。
区别在于反铁磁层IrMn合金薄膜的四层结构，从底电极往上包括第一层，Ir与Mn的原子比为18：82，膜厚2nm；第二层，Ir与Mn的原子比为20：80，膜厚2nm；第三层，Ir与Mn的原子比为22：78，膜厚2nm；第四层，Ir与Mn的原子比为25：75，膜厚1nm。
如图3所示是本发明的又一种隧道磁电阻传感器膜层结构示意图，膜层结构为Ta1.5/Ru 25/Ir25Mn750.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn820.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/CoFe 2.2/Ru0.85/CoFeB 2.8/MgO 2/CoFeB1.3/Ta 2/Ru 15。
可见其反铁磁层IrMn合金薄膜包括14层厚度为0.5nm交替叠加的两种比例IrMn合金，分别为Ir与Mn的原子比为18：82，以及Ir与Mn的原子比为25：75。
上述精细膜可以做的更精细，比如膜厚为0.1nm-1nm。精细膜的组分范围为Ir：Mn的原子比从10：90到40：60。
例如精细膜每层厚度是0.1nm，组分是两种，那么一个堆叠就是两层不同组分的精细膜共0.2nm，IrMn合金膜总厚度为1nm，则交替堆叠的精细膜层数就是10层，共5个周期。当然也有不同的组合，比如IrMn合金膜总厚度是5nm，精细膜厚度是0.1nm，还是有两种组分，那就需要做50层膜，是25个两种组分精细膜的堆叠层。
进一步的，反铁磁层IrMn合金薄膜的结构可以是三个精细膜层进行堆叠，例如有三种精细膜，其组分分别为10：90，以及25：75和40：60，这三种组分的精细膜交替堆叠至所需要的IrMn合金膜总厚度。
反铁磁层IrMn合金薄膜的结构还可以是四个精细膜层进行堆叠，就是通过4种组分的IrMn合金薄膜作为重复的膜层堆叠单元，交替堆叠至所需要的厚度。
所以IrMn合金膜的厚度除以精细膜单层厚度等于精细膜膜层数。
IrMn合金膜的厚度中包括2种以上不同Ir：Mn的原子比的精细膜。
如图4所示是共溅射法制备IrMn合金中Mn:Ir原子组分比随Mn靶溅射功率变化情况。随着Mn溅射功率的增加，生长的IrMn合金薄膜中Mn:Ir原子组分比上升。
具体的，对于Mn靶功率为60W的样品，Ir元素和Mn元素的原子百分比分别是25.35％、74.65％。
对于Mn靶功率为75W的样品，Ir元素和Mn元素的原子百分比分别是21.82％、78.18％。
对于Mn靶功率为85W的样品，Ir元素和Mn元素的原子百分比分别是19.96％、80.04％。
对于Mn靶功率为98W的样品，Ir元素和Mn元素的原子百分比分别是17.67％、82.33％。
对于Mn靶功率为114W的样品，Ir元素和Mn元素的原子百分比分别是15.50％、84.50％。
如图5所示是通过SEM观察到的本发明的共溅射法制备的Ir25Mn75合金样品表面微观区域的形貌图，放大倍数为200KX。
如图6所示是通过SEM观察到的本发明的共溅射法制备的Ir25Mn75合金样品表面微观区域的形貌图，放大倍数100KX。
由图5图6可见：采用场发射扫描电镜(SEM)，观察样品表面形貌，结果显示IrMn合金薄膜表面致密性较好，晶粒分布均匀。
如图7所示是Ta 3/Ru 3/Ir15.5Mn84.5 80原子力显微镜测量结果。使用本发明的共溅射方法制备了加厚的铱锰合金薄膜来测试其粗糙度，这是因为加厚膜层更方便测试薄膜的粗糙度状况，其中Mn靶溅射功率为114W，即Ir元素和Mn元素的原子百分比是15.50％、84.50％。利用原子力显微镜对薄膜样品Ta 3/Ru3/IrMn 80表面粗糙度进行表征，如图7的测试结果说明，薄膜叠层表面粗糙度较小，Rq为212.012pm，粗糙度均方根RMS为212.614pm，呈现出均匀的表面状态，比较符合实际需求。
如图8所示是Ta 3/Ru 3/Ir25Mn75 80样品的X射线衍射数据图。通过为IrMn合金薄膜添加Ta/Ru种子层，即Ta 3/Ru 3/IrMn 80，(在室温下，未经过退火)，图8可见衍射峰尖锐而强烈，表明其具有高度结晶性。未观察到杂质峰，证实了薄膜的高纯度。
类似光学滤光片膜的多层膜最后调制出来的光学性质是交替堆叠的膜层材料的折射率、厚度等性质调制出来的，在磁学器件里的磁学性质也是可以通过交替堆叠的膜层材料的组分(对应折射率)以及厚度来调制。
实施例1：
本发明实施例中，隧道磁电阻传感器膜层结构为Ta 1.5/Ru 25/Ir25Mn75 2/Ir22Mn78 2/Ir20Mn80 2/Ir18Mn82 1/Co30Fe70 2.2/Ru 0.85/CoFeB 2.8/MgO 2/CoFeB1.3/Ta 2/Ru 15。其中，在制备IrMn膜层时，维持Ir靶功率15W，Mn靶功率依次设置为60W、75W、85W、98W，从而制备Ir25Mn75/Ir22Mn78/Ir20Mn80/Ir18Mn82的IrMn合金复合薄膜。
实施例2：
本发明实施例中，隧道磁电阻传感器膜层结构为Ta 1.5/Ru 25/Ir18Mn82 2/Ir20Mn80 2/Ir22Mn78 2/Ir25Mn75 1/Co30Fe70 2.2/Ru 0.85/CoFeB 2.8/MgO 2/CoFeB1.3/Ta 2/Ru 15。其中，在制备IrMn膜层时，维持Ir靶功率15W，Mn靶功率依次设置为98W、85W、75W、60W，从而制备Ir18Mn82/Ir20Mn80/Ir22Mn78/Ir25Mn75的IrMn合金复合薄膜。
实施例3：
本发明实施例中，隧道磁电阻传感器膜层结构为Ta 1.5/Ru 25/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn750.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn820.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/Co30Fe70 2.2/Ru 0.85/CoFeB 2.8/MgO2/CoFeB 1.3/Ta 2/Ru 15。其中，在制备IrMn膜层时，维持Ir靶功率15W，Mn靶功率依次交替设置为60W、98W，从而制备Ir25Mn750.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn820.5/Ir25Mn750.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn75 0.5/Ir18Mn82 0.5/Ir25Mn750.5/Ir18Mn82 0.5的IrMn合金复合薄膜。
本发明的IrMn合金薄膜可以应用于自旋电子学器件等领域，包括存储器、传感器等。
为了验证本发明的隧道磁电阻，我们通过光刻、刻蚀等方式对隧道磁电阻传感器薄膜进行图案化，制备了隧道磁电阻传感器器件，在变化的磁场下测试磁隧道结的电阻变化，从而计算得到TMR率。
对薄膜进行图案化后，经过磁场退火，在变化的磁场下测试磁隧道结的电阻变化如表一所示，下列数据中磁隧道结的形状为直径100μm的圆形。
表一：
表一的数据表明，本发明的新型IrMn薄膜结构，增强了IrMn/CoFe的交换偏置效应，提高了隧道磁电阻传感器薄膜的TMR率。
本发明的三种新型IrMn薄膜结构代替单层固定组分IrMn薄膜结构，可以提高隧道磁阻传感器的TMR率。
以上所述实施例的技术特征还可以进行其它的组合，为了简洁这里未对技术特征的所有可能组合进行全面描述。在此声明只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都属于本说明书记载的范围。
以上所述实施例具体和详细地描述了本发明的几种实施方式，这不是对发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进都属于本发明的保护范围，本发明专利的保护范围以其权利要求为准。
Claims (10)
1.一种隧道磁电阻传感器使用的IrMn合金薄膜，其特征在于，所述的IrMn合金薄膜中的Ir与Mn的原子比在膜的厚度方向上是变化的。
2.如权利要求1所述的隧道磁电阻传感器使用的IrMn合金薄膜，其特征在于，所述的IrMn合金薄膜中的Ir与Mn的原子比在膜的厚度方向上的变化是连续的。
3.如权利要求2所述的隧道磁电阻传感器使用的IrMn合金薄膜，其特征在于，所述的IrMn合金薄膜中的Ir与Mn的原子比在膜的厚度方向上从10：90变化到40:60；或者从40:60变化到10：90。
4.如权利要求1所述的隧道磁电阻传感器使用的IrMn合金薄膜，其特征在于，所述的IrMn合金薄膜在膜的厚度方向上是厚度范围为0.1nm至2nm的、具有不同的Ir与Mn的原子比的IrMn精细膜的堆叠，所述的IrMn精细膜的不同的Ir与Mn的原子比的范围为10:90至40:60。
5.如权利要求4所述的隧道磁电阻传感器使用的IrMn合金薄膜，其特征在于，所述的IrMn合金薄膜包括交替堆叠的至少2种以上具有不同的Ir与Mn的原子比的所述的IrMn精细膜。
6.如权利要求4所述的隧道磁电阻传感器使用的IrMn合金薄膜，其特征在于，所述的IrMn合金薄膜包括交替堆叠的2种不同的Ir与Mn的原子比的所述的IrMn精细膜，分别为Ir与Mn的原子比为18：82，以及Ir与Mn的原子比为25：75；并且所述的IrMn精细膜共计14层，每层厚度为0.5nm。
7.如权利要求5所述的隧道磁电阻传感器使用的IrMn合金薄膜，其特征在于，包括交替堆叠的4种具有不同的Ir与Mn的原子比的所述的IrMn精细膜；在所述IrMn合金薄膜的厚度方向上，从底电极往上的第一层，Ir与Mn的原子比为25：75，并且其厚度为2nm；第二层，Ir与Mn的原子比为22：78，并且其厚度为2nm；第三层，Ir与Mn的原子比为20：80，并且其厚度为2nm；第四层，Ir与Mn的原子比为18：82，并且其厚度为1nm。
8.如权利要求5所述的隧道磁电阻传感器使用的IrMn合金薄膜，其特征在于，包括交替堆叠的4种具有不同的Ir与Mn的原子比的所述的IrMn精细膜；在所述IrMn合金薄膜的厚度方向上，从底电极往上的第一层，Ir与Mn的原子比为18：82，并且其厚度为2nm；第二层，Ir与Mn的原子比为20：80，并且其厚度为2nm；第三层，Ir与Mn的原子比为22：78，并且其厚度为2nm；第四层，Ir与Mn的原子比为25：75，并且其厚度为1nm。
9.如权利要求1至8所述的任意一种隧道磁电阻传感器使用的IrMn合金薄膜，其特征在于，采用独立的Ir靶材和Mn靶材，通过共溅射制备；并通过改变Mn靶溅射功率得到所需要的Ir与Mn的原子比。
10.一种隧道磁电阻传感器，包括衬底，和衬底以上的缓冲层、IrMn反铁磁层、人工合成反铁磁层、势垒层、自由层以及覆盖层；其特征在于，所述的IrMn反铁磁层采用如权利要求1-8所述的任意一种IrMn合金薄膜。
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