RU128764U1 - Спин-вентильная магниторезистивная наноструктура - Google Patents
Спин-вентильная магниторезистивная наноструктура Download PDFInfo
- Publication number
- RU128764U1 RU128764U1 RU2011127217/08U RU2011127217U RU128764U1 RU 128764 U1 RU128764 U1 RU 128764U1 RU 2011127217/08 U RU2011127217/08 U RU 2011127217/08U RU 2011127217 U RU2011127217 U RU 2011127217U RU 128764 U1 RU128764 U1 RU 128764U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- film
- spin
- nanostructure
- magnetoresistive
- protective layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
Спин-вентильная магниторезистивная наноструктура, содержащая первый защитный слой, поверх которого последовательно расположены свободная магнитомягкая анизотропная пленка с осью легкого намагничивания, разделительный слой меди и второй защитный слой, отличающаяся тем, что между разделительным слоем меди и вторым защитным слоем расположена фиксированная магнитожесткая изотропная FeCoпленка с высоким полем перемагничивания не менее 70 Э.
Description
Предложение относится к области магнитных микро- и наноэлементов и может быть использовано в датчиках магнитного поля и тока, запоминающих и логических элементах, гальванических развязках на основе многослойных тонкопленочных наноструктур со спин-вентильным магниторезистивным эффектом.
Известны многослойные тонкопленочные анизотропные магниторезистивные наноструктуры (С.И.Касаткин, Н.П.Васильева, A.M.Муравьев Тонкопленочные многослойные магниторезистивные элементы //Тула:Гриф.2001.186 с.), в которых обе магнитомягкие пермаллоевые или FeNiCo пленки, разделенные немагнитным высокорезистивным слоем, устраняющим обменное взаимодействие между этими ферромагнитными пленками, перемагничиваются в одинаковом магнитном поле благодаря магнитостатическому взаимодействию. Недостатком подобных анизотропных магниторезистивных наноструктур является невысокая величина магниторезистивного эффекта, максимальная величина которого не превышает 2,5%.
Этот недостаток устранен в спин-вентильных магниторезистивных наноструктурах, в которых величина магниторезистивного эффекта достигает 15% и более (В.Dieny Giant magnetoresistance in spin-valve multilayers // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1994. V.136. P.335-359). Данные наноструктуры состоят из свободной магнитомягкой пленки, которая перемагничивается в действующем на нее магнитном поле и фиксированной магнитомягкой пленки, очень слабо реагирующей на магнитное поле. Недостатком этих спин-вентильных магниторезистивных наноструктур является технологически сложный способ формирования фиксации вектора намагниченности магнитомягкой пленки, заключающийся в формировании на поверхности магнитомягкой пленки антиферромагнитного FeMn или IrMn слоя, который, благодаря обменному взаимодействию с магнитомягкой пленкой фиксирует направление вектора намагниченности этой пленки.
Задачей, поставленной и решаемой настоящим предложением, является создание спин-вентильной магниторезистивной наноструктуры, имеющей в качестве фиксирующей пленки - изотропную магнитожесткую пленку с высоким полем перемагничивания, что упрощает технологию изготовления наноструктуры и магниторезистивного наноэлемента на ее основе.
Указанный технический результат достигается тем, что в спин-вентильной магниторезистивной наноструктуре, содержащей первый защитный слой, поверх которого последовательно расположены свободная магнитомягкая анизотропная пленка с осью легкого намагничивания, разделительный слой меди и второй защитный слой между разделительным слоем меди и вторым защитным слоем расположена фиксированная магнитожесткая изотропная Fe50Co50 пленка с высоким полем перемагничивания, не менее 70 Э.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в спин-вентильной магниторезистивной наноструктуре в качестве фиксированной пленки используется магнитожесткая изотропная Fe5oCo5o пленка. Высокое поле перемагничивание магнитожесткой пленки обеспечивается ее большой коэрцитивной силой, не менее 70 Э, что достигается при магнетронном напылении в вакуумной напылительной установку в одном цикле при наличии постоянного магнитного поля для создания поля магнитной анизотропии магнитомягкой пленки при давлении аргона не менее 8 мТорр.
При этом свободная магнитомягкая анизотропная пленка спин-вентильной магниторезистивной наноструктуры имеет небольшое поле перемагничивания, не более 6 Э. Такая значительная разница в полях перемагничивания свободной и фиксированных пленок позволяет использовать данную спин-вентильную магниторезистивную наноструктуру при создание магниторезистивных наноэлементов. Налие постоянного магнитного поля не создает анизотропии в полях перемагничивания магнитожесткой пленки в двух перпендикулярных направлениях в плоскости пленки, что позволяет, для ряда применений, намагничивать ее перпендикулярно оси легкого намагничивания магнитомягкой пленки, например, для создания вольт-эрстедной характеристики преобразователя магнитного поля.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена спин-вентильная магниторезистивная наноструктура в разрезе.
На фиг.2 приведена осциллограмма сигналов перемагничивания в переменном магнитном поле вдоль оси легкого намагничивания (дифференциальная восприимчивость) Ti-FeNi-Cu-Fe50Co50-Ti наноструктуры.
Спин-вентильная магниторезистивная наноструктура содержит два защитных слоя 1, 2 (фиг.1), между которыми сформированы свободная магнитомягкая анизотропная пленка 3, разделяющий Сu слой 4 и фиксированная магнитожесткая изотропная Fe50Co50 пленка 5. Защитные слои 1, 2, обычно, выполняются из высокорезистивных немагнитных металлов (Ti, Та) или их нитридов толщиной 3-5 нм. Их задача - защита свободной 3 и фиксированной 5 ферромагнитных пленок от внешних воздействий при изготовлении и эксплуатации магниторезистивных наноэлементов на их основе, в первую очередь, от влияния кислорода. Толщины свободной 3 и фиксированной 5 ферромагнитных пленок зависит от топологии магниторезистивного наноэлемента и, обычно, лежит в диапазоне 5-10 нм. Толщина разделительного Сu слоя 4 составляет 1-3 нм. Толщина Сu слоя определяет величину магниторезистивного эффекта и выполняет функцию разделения ферромагнитных пленок 3, 5.
Изменение сопротивления AR спин-вентильной магниторезистивной наноструктуры при действии на нее магнитного поля пропорционально косинусу угла φ между векторами намагниченности двух ферромагнитных пленок 3, 5
ΔR=(Δρ/ρ)R(1-cosφ)
где (Δρ/ρ) - величина магниторезистивного эффекта, a R - сопротивление наноструктуры.
Таким образом минимальное и максимальное сопротивление наноструктуры соответствует параллельному и антипараллельному направлению ферромагнитных пленок 3, 5. Спин-вентильный магниторезистивный наноэлемент работает тем лучше, чем больше разница полей перемагничивания свободной магнитомягкой 3 и фиксированной 5 ферромагнитных пленок. Это связано с тем, что под действием внешнего магнитного поля в идеале должна вращением векторов намагниченности перемагничиваться только свободная магнитомягкая анизотропная пленка 3, что позволяет максимально использовать спин-вентильный магниторезистивный эффект для получения наибольшего сигнала считывания. При этом желательно, чтобы по оси трудного намагничивания ферромагнитной пленки перемагничивание движением доменных границ было минимальным. Использование таких пленок приводит к ослаблению влияния гистерезиса на работу магниторезистивного наноэлемента, в первую очерель, на результаты измерения магнитного поля.
Работа спин-вентильной магниторезистивной Ti-FeNi-Cu-Fe50Co50-Ti наноструктуры происходит следующим образом. На фиг.2 представлена осциллограмма сигналов перемагничивания (дифференциальная восприимчивость) наноструктуры, наводимые в катушке считывания, при действии на нее внешнего переменного магнитного поля Н, V(H) вдоль оси легкого намагничивания. Видны две пары сигналов считывания наноструктуры с полем перемагничивания 5,4 Э свободной магнитомягкой анизотропной FeNi пленки 3 и 76 Э - фиксированной магнитожесткой изотропной Fe50Co50 пленки 5. Поле перемагничивания свободной магнитомягкой пленки зависит от направления внешнего магнитного поля и минимально вдоль оси легкого намагничивания, т.е. данная пленка анизотропна. Проведенные исследования режимов магнетронного напыления Fe50Co50 пленки 5 показали, что, при давлении аргона не менее 8 мТорр, происходит резкое увеличение поля перемагничивания магнитожесткой изотропной пленки 5 до величины не менее 70 Э. Поле перемагничивания магнитожесткой пленки 5 не зависит от направления внешнего магнитного поля, т.е. данная пленка изотропна. При этом поле перемагничивания свободной магнитомягкой FeNi пленки 3 остается небольшим, не более 6 Э, что делает данную наноструктуру пригодной для использования в магниторезистивных наноэлементах без использования дополнительного антиферромагнитного FeMn или IrMn слоя для фиксации векторов намагниченности второй анизотропной магнитомягкой пленки, расположенной между разделительным Си слоем 4 и антиферромагнитным FeMn или IrMn слоем.
Положительные результаты получены при использовании в спин-вентильных магниторезистивных наноструктурах в качестве свободных магнитомягких пленок -FeNiCo6 пленок. Одиночная FeNiCo6 пленка при используемой в наноструктурах толщине 5-10 нм имеет коэрцитивную силу 1-2 Э и поле магнитной анизотропии около 8-10 Э. Данная ферромагнитная пленка является более перспективной по сравнению с пермаллоевой FeNi пленкой из-за более высокой величины МР эффекта, большей воспроизводимости пленок и уменьшенного влияния гистерезиса. Максимальная величина магниторезистивного эффекта составила 3%.
Таким образом, предложенные спин-вентильные магниторезистивные Ti-FeNi-Cu-Fe40Co50-Ti и Ti-FeNiCo-Cu-Fe50Co50-Ti наноструктуры имеют фиксированную магнитожесткую изотропную Fe50Co50 пленку с высоким полем перемагничивания (не менее 70 Э) и свободную магнитомягкую анизотропную пленку с небольшим полем перемагничивания (не более 6 Э), что является достаточным для нормального функционирования магниторезистивных наноэлементов на их основе.
Claims (1)
- Спин-вентильная магниторезистивная наноструктура, содержащая первый защитный слой, поверх которого последовательно расположены свободная магнитомягкая анизотропная пленка с осью легкого намагничивания, разделительный слой меди и второй защитный слой, отличающаяся тем, что между разделительным слоем меди и вторым защитным слоем расположена фиксированная магнитожесткая изотропная Fe50Co50 пленка с высоким полем перемагничивания не менее 70 Э.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127217/08U RU128764U1 (ru) | 2011-07-04 | 2011-07-04 | Спин-вентильная магниторезистивная наноструктура |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127217/08U RU128764U1 (ru) | 2011-07-04 | 2011-07-04 | Спин-вентильная магниторезистивная наноструктура |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU128764U1 true RU128764U1 (ru) | 2013-05-27 |
Family
ID=48804801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011127217/08U RU128764U1 (ru) | 2011-07-04 | 2011-07-04 | Спин-вентильная магниторезистивная наноструктура |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU128764U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2704972C1 (ru) * | 2019-07-16 | 2019-11-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской Академии наук (ФГБУН ИПХФ РАН) | Способ изготовления дисковых секторов для захвата, удержания и анализа магнитных микрочастиц и меченных ими биологических объектов на поверхности спиновых вентилей с помощью фемтосекундного лазерного облучения |
-
2011
- 2011-07-04 RU RU2011127217/08U patent/RU128764U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2704972C1 (ru) * | 2019-07-16 | 2019-11-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской Академии наук (ФГБУН ИПХФ РАН) | Способ изготовления дисковых секторов для захвата, удержания и анализа магнитных микрочастиц и меченных ими биологических объектов на поверхности спиновых вентилей с помощью фемтосекундного лазерного облучения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3092505B1 (en) | Magnetoresistance element with an improved seed layer to promote an improved response to magnetic fields | |
US9207290B2 (en) | Magnetic field sensor for sensing external magnetic field | |
JP2651015B2 (ja) | 強磁性薄膜を有する磁場センサ | |
JP6023158B2 (ja) | 磁気抵抗性センサシールド | |
US9921275B2 (en) | Magnetic sensor including two bias magnetic field generation units for generating stable bias magnetic field | |
US7697243B1 (en) | Method for the detection of a magnetic field utilizing a magnetic vortex | |
JPH07509811A (ja) | 合成反強磁性磁石を備えた磁気抵抗センサ及びその製造方法 | |
JP6202282B2 (ja) | 磁気センサ | |
JP2005339784A (ja) | Cpp−gmr再生ヘッドおよびその製造方法、ならびにcpp−gmr素子 | |
JP2014515470A (ja) | シングルチップ2軸ブリッジ型磁界センサ | |
US9810747B2 (en) | Magnetic sensor and magnetic encoder | |
CN109716548B (zh) | 交换耦合膜以及使用该交换耦合膜的磁阻效应元件及磁检测装置 | |
KR100905737B1 (ko) | 수직자기이방성을 갖는 스핀밸브 자기저항소자 | |
JP2015156247A (ja) | 合成反強磁性構造を含む装置およびセンサスタックのpw50を制御する方法 | |
JP2008249556A (ja) | 磁気センサ | |
EP2717279B1 (en) | Magnetoresistive-based mixed anisotropy high field sensor | |
JP2015135267A (ja) | 電流センサ | |
CN100442076C (zh) | 线性磁场传感器及其制作方法 | |
JP2005328064A (ja) | 磁気抵抗効果素子およびその形成方法、薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 | |
RU128764U1 (ru) | Спин-вентильная магниторезистивная наноструктура | |
JP2015162515A (ja) | 磁気センサ | |
Naumova et al. | Anhysteretic magnetization reversal of spin valves with a strong and weak interlayer coupling | |
Chan et al. | Spin valves with Conetic based synthetic ferrimagnet free layer | |
Tu et al. | Optimization of spin-valve structure NiFe/Cu/NiFe/IrMn for planar hall effect based biochips | |
JP4614869B2 (ja) | Cip−gmr素子、cip−gmr再生ヘッド、cip−gmr再生ヘッドの製造方法、ならびにcip−gmr素子におけるフリー層の形成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180705 |