RU2650658C1 - Multilayer magnetoresistive nanowires - Google Patents
Multilayer magnetoresistive nanowires Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650658C1 RU2650658C1 RU2016149751A RU2016149751A RU2650658C1 RU 2650658 C1 RU2650658 C1 RU 2650658C1 RU 2016149751 A RU2016149751 A RU 2016149751A RU 2016149751 A RU2016149751 A RU 2016149751A RU 2650658 C1 RU2650658 C1 RU 2650658C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanowires
- layers
- multilayer
- nife
- ferromagnetic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/18—Electroplating using modulated, pulsed or reversing current
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области материалов для использования в магнитосенсорных и магнитометрических устройствах, устройствах записи-считывания информации.The invention relates to the field of materials for use in magnetosensor and magnetometric devices, devices for recording and reading information.
Металлические многослойные низкоразмерные структуры являются в настоящее время одними из наиболее интересных объектов исследования. Благодаря их уникальным магнитным и электрическим свойствам, они находят широкое применение при создании устройств спинтроники. Особую роль здесь играет обнаруженный в них гигантский магниторезистивный эффект (ГМР). Природа этого эффекта обусловлена сильным различием коэффициентов рассеяния электронов проводимости с параллельной и антипараллельной ориентацией спинов относительно вектора намагниченности ферромагнитных слоев. Практический интерес к многослойным структурам обусловлен возможностью их использования в качестве сенсоров магнитного поля, чувствительных элементов головок записи-считывания магнитной информации, решения различного типа задач магнитометрии - определения местоположения объекта по магнитному полю Земли, измерения бесконтактным способом угла поворота и линейного перемещения, распознавания образа ферромагнитных объектов.Metal multilayer low-dimensional structures are currently one of the most interesting objects of study. Due to their unique magnetic and electrical properties, they are widely used in the creation of spintronics devices. A special role is played by the giant magnetoresistive effect (GMR) found in them. The nature of this effect is due to the strong difference in the scattering coefficients of conduction electrons with parallel and antiparallel spin orientations relative to the magnetization vector of the ferromagnetic layers. The practical interest in multilayer structures is due to the possibility of using them as sensors of a magnetic field, sensitive elements of recording and reading heads of magnetic information, solving various types of magnetometry problems - determining the location of an object by the Earth’s magnetic field, measuring the rotation angle and linear displacement in a non-contact way, and recognizing the ferromagnetic image objects.
В основе практического использования многослойных нанопроволок лежат два основных принципа. Первый, основывается на том факте, что пространственная ориентация спинов электронов в ферромагнитных слоях (наноразмерной величины) многослойных нанопроволок «ферромагнетик/диамагнетик» определяется величинами и направлениями протекающих по ним спин-поляризованных токов, дефектностью ферромагнитных слоев, составом и состоянием межфазных границ. Это позволяет с помощью электрического поля управлять магнитной структурой ферромагнитных нанослоев. Второй принцип обусловлен тем, что инжекция спин-поляризованых электронов в диамагнитные слои создает в них неравновесную намагниченность, позволяющую влиять на величину спинового тока через диамагнитные прослойки за счет изменения их толщины и состава.The practical use of multilayer nanowires is based on two basic principles. The first one is based on the fact that the spatial orientation of the electron spins in the ferromagnetic layers (nanoscale size) of the ferromagnet / diamagnet multilayer nanowires is determined by the magnitudes and directions of the spin-polarized currents flowing through them, the defectiveness of the ferromagnetic layers, the composition and state of the interphase boundaries. This allows using the electric field to control the magnetic structure of ferromagnetic nanolayers. The second principle is due to the fact that the injection of spin-polarized electrons into diamagnetic layers creates a nonequilibrium magnetization in them, which makes it possible to influence the magnitude of the spin current through diamagnetic layers due to a change in their thickness and composition.
Известны многослойные структуры Co/Cu (D.W. Lee, D.J. Kim, US Patent 6,912,770 B2 (05.07.2005) / Application Number: 10/316,783 (11.12.2002)) для использования в качестве сенсоров магнитного поля. Для согласования с полупроводниковыми устройствами на подложки Та, TaN, TiN или WN методом химического парофазного осаждения (CVD-метод) наносят барьерный слой Cu (толщиной от 10 до 100 нм). Далее методом напыления на барьерный слой Cu наносят пленку ферромагнетика (в частности Со), с варьируемыми толщинами (от 10 до 1000 нм). На поверхность пленки Со наносят фоточувствительный материал (фоторезист). После чего он селективно протравливается вместе с пленкой Со, образуя «траншеи». Т.о. на подложке формируются полосы Со (ширина 0.05-1 мкм, толщина 0.05-1 мкм). После этого в гальваностатическом режиме «траншеи» заполняются диамагнетиком (в частности Cu). После этого методом механохимического полирования доводят многослойную структуру Со/Cu до необходимой толщины и параллельности поверхностей и далее на верхнюю поверхность наносят слой диэлектрика.Co / Cu multilayer structures are known (D.W. Lee, D.J. Kim, US Patent 6,912,770 B2 (07/05/2005) / Application Number: 10 / 316,783 (12/11/2002)) for use as magnetic field sensors. For coordination with semiconductor devices, a Cu barrier layer (thickness from 10 to 100 nm) is deposited on the Ta, TaN, TiN, or WN substrates by the chemical vapor deposition method (CVD method). Then, a film of a ferromagnet (in particular, Co) is applied by spraying onto a Cu barrier layer, with varying thicknesses (from 10 to 1000 nm). A photosensitive material (photoresist) is applied to the surface of the Co film. Then it is selectively etched with a Co film, forming "trenches". T.O. Co strips are formed on the substrate (width 0.05-1 μm, thickness 0.05-1 μm). After that, in the galvanostatic mode, the “trenches” are filled with a diamagnet (in particular Cu). After this, the multilayer Co / Cu structure is brought to the required thickness and parallelism of the surfaces by the mechanochemical polishing method and then a dielectric layer is applied to the upper surface.
Недостатком данного материала является то, что процесс формирования многослойной структуры сопряжен с большим количеством технологических операций, что негативно сказывается на объемах и скорости выпускаемой продукции. Так же, ширина слоев диамагнитного металла зависит от параметров шаблона (в процессе селективного протравливания), и при этом невозможно получить слои Сu шириной менее 0.05 мкм.The disadvantage of this material is that the process of forming a multilayer structure is associated with a large number of technological operations, which negatively affects the volume and speed of products. Also, the width of the layers of the diamagnetic metal depends on the parameters of the template (during selective etching), and it is impossible to obtain Cu layers with a width of less than 0.05 μm.
Известены многослойные нанопроволоки системы Co/Cu (Х.-Т. Tang, et al, J of Appl. Phys., 2006, V. 99, 033906-1-033906-7). Многослойные нанопроволоки формируются в порах оксида алюминия методом электроосаждения из комбинированного электролита в потенциостатическом режиме. Поочередно формируются слои металлов Со и Cu. Диаметр пор составляет 300 нм. Максимальный эффект ГМР в 13.5% при комнатной температуре достигается при соотношении толщин слоев кобальта и меди 8 нм/10 нм. При этом величина поля насыщения ГМР эффекта составляла 0.28-0.38 Тл.Co / Cu system multilayer nanowires are known (H.-T. Tang, et al, J of Appl. Phys., 2006, V. 99, 033906-1-033906-7). Multilayer nanowires are formed in the pores of alumina by electrodeposition from a combined electrolyte in a potentiostatic mode. The metal layers of Co and Cu are alternately formed. The pore diameter is 300 nm. The maximum GMR effect of 13.5% at room temperature is achieved when the thickness ratio of cobalt and copper layers is 8 nm / 10 nm. In this case, the saturation field of the GMR effect was 0.28–0.38 T.
Недостатком данного материала является относительно высокая коэрцитивная сила чистого кобальта, что обуславливает высокие значения полей насыщения (0.28-0.38 Тл) ГМР эффекта в многослойных нанопроволоках Со/Cu.The disadvantage of this material is the relatively high coercive force of pure cobalt, which leads to high saturation fields (0.28-0.38 T) of the GMR effect in multilayer Co / Cu nanowires.
Наиболее близкими к предложенному материалу являются многослойные магниторезистивные нанопроволоки, состоящие из чередующихся ферромагнитных слоев - CoNi и слоев меди - Cu, формируемые методом электролитического осаждения (Патент BY 19142 «Способ получения многослойных нанопроволок для сенсоров магнитного поля», Грабчиков С.С., Труханов А.В., Шарко С.А., от 30.04.2015). В качестве прототипа нами принят материал на основе многослойных нанопроволок CoNi/Cu, формирующихся методом электролитического осаждения в потенциостатическом режиме из комбинированного электролита в поры матриц анодного оксида алюминия диаметром 100±10 нм. Толщина каждого ферромагнитного и медного слоя составляет 25±1 нм и 2±0,3 нм соответственно.Closest to the proposed material are multilayer magnetoresistive nanowires, consisting of alternating ferromagnetic layers — CoNi and copper layers — Cu, formed by electrolytic deposition (Patent BY 19142 “Method for producing multilayer nanowires for magnetic field sensors”, Grabchikov SS, Trukhanov A .V., Sharko S.A., dated April 30, 2015). As a prototype, we adopted material based on CoNi / Cu multilayer nanowires formed by electrolytic deposition in a potentiostatic mode from a combined electrolyte into the pores of anodic alumina matrices with a diameter of 100 ± 10 nm. The thickness of each ferromagnetic and copper layer is 25 ± 1 nm and 2 ± 0.3 nm, respectively.
Недостатком данного материала является относительно невысокий (по сравнению с предлагаемым материалом) коэффициент ГМР (-15,3%) и значительная величина поля насыщения ГМР эффекта (0.03-0.05 Тл).The disadvantage of this material is the relatively low (compared with the proposed material) GMR coefficient (-15.3%) and a significant saturation field of the GMR effect (0.03-0.05 T).
Технический результат - получение многослойных магниторезистивных нанопроволок NiFe/Cu с коэффициентами ГМР -18.4…-19.2% и величиной поля насыщения ГМР эффекта 0,001-0,0015 Тл.EFFECT: obtaining multilayer magnetoresistive NiFe / Cu nanowires with a GMR coefficient of -18.4 ... -19.2% and a saturation field of the GMR effect of 0.001-0.0015 T.
Технический результат достигается тем, что в качестве ферромагнитных слоев используются слои NiFe с толщинами 10-30 нм, а толщины медных слоев - 2-5 нм и суммарное количество пар слоев от 100 до 10 000.The technical result is achieved by the fact that NiFe layers with a thickness of 10-30 nm are used as ferromagnetic layers, and the thickness of copper layers is 2-5 nm and the total number of layer pairs is from 100 to 10,000.
Сущность изобретения состоит в следующем. В поры матриц анодного оксида алюминия (диаметр пор 100±10 нм) методом электроосаждения в потенциостатическом режиме осаждают многослойные нанопроволоки системы NiFe/Cu. Электроосаждение осуществляют с помощью программно-аппаратного комплекса на базе потенциостата ПИ-50-1.1 (ГОСТ 22261-82) с электрохимической ячейкой и программатора ПР-8 с (ГОСТ 25272-14), предназначенного для задания сигнала. Электрод сравнения хлорсеребряный ЭВЛ-1М 3.1 (ТУ25-05 (1Е2.840.217)-78), имеющий потенциал 201±3 мВ относительно нормального водородного электрода предназначен для задания и поддержания потенциала осаждения при работе в потенциостатическом режиме. Силу тока в электрической цепи контролируют амперметром М325-1,5 (ГОСТ 871 1-93), имеющим класс точности 0.2. Для получения многослойных нанопроволок используют метод импульсного электроосаждения (А V Trukhanov, S S Grabchikov, S A Sharko, S V Trukhanov, К L Trukhanova, О S Volkova, and A Shakin, Magnetotransport properties and calculation of the stability of GMR coefficients in CoNi/Cu multilayer quasi-one-dimension structures, Materials research express Vol. 3, №6, (2016)) из комбинированного электролита. Принцип данного метода основан на том, что ферромагнитные металлы группы железа (Fe, Co. Ni, а также их сплавы) и благородные металлы (Cu, Ag, Au, Pt) могут быть использованы соответственно в качестве ферромагнитных и диамагнитных слоев. Получение многослойных нанопроволок методом электролитического осаждения из одного и того же электролита основывается на том факте, что равновесный потенциал восстановления ионов ферромагнитных и благородных металлов отличается более чем на 400 мВ. Поэтому при малых потенциалах осаждения будут восстанавливаться только такие металлы, как Cu, Ag и т.д. При более отрицательных потенциалах осаждаются как Cu, так и ферромагнитные металлы или их сплавы. Но если задавать концентрацию ионов Cu в электролите намного меньше, чем концентрация ферромагнитных ионов (порядка 1% от концентрации ионов магнитного металла), то из-за диффузионных затруднений переноса ионов Cu к катоду скорость осаждения слоев Cu будет ограничена, независимо от величины прикладываемого потенциала.The invention consists in the following. Multilayer nanowires of the NiFe / Cu system are deposited into the pores of the matrix of anodic alumina (pore diameter 100 ± 10 nm) by electrodeposition in a potentiostatic mode. Electrodeposition is carried out using a hardware-software complex based on the PI-50-1.1 potentiostat (GOST 22261-82) with an electrochemical cell and the PR-8 programmer (GOST 25272-14), designed to set the signal. A silver-silver reference electrode EVL-1M 3.1 (TU25-05 (1E2.840.217) -78), having a potential of 201 ± 3 mV relative to a normal hydrogen electrode, is designed to set and maintain the deposition potential when operating in the potentiostatic mode. The current strength in the electric circuit is controlled by an ammeter M325-1.5 (GOST 871 1-93), which has an accuracy class of 0.2. To obtain multilayer nanowires, the pulsed electrodeposition method is used (A V Trukhanov, SS Grabchikov, SA Sharko, SV Trukhanov, K L Trukhanova, O S Volkova, and A Shakin, Magnetotransport properties and calculation of the stability of GMR coefficients in CoNi / Cu multilayer quasi -one-dimension structures, Materials research express Vol. 3, No. 6, (2016)) from a combined electrolyte. The principle of this method is based on the fact that ferromagnetic metals of the iron group (Fe, Co. Ni, as well as their alloys) and noble metals (Cu, Ag, Au, Pt) can be used respectively as ferromagnetic and diamagnetic layers. The preparation of multilayer nanowires by electrolytic deposition from the same electrolyte is based on the fact that the equilibrium reduction potential of ferromagnetic and noble metal ions differs by more than 400 mV. Therefore, at low deposition potentials, only metals such as Cu, Ag, etc. will be reduced. At more negative potentials, both Cu and ferromagnetic metals or their alloys are deposited. But if you set the concentration of Cu ions in the electrolyte is much lower than the concentration of ferromagnetic ions (about 1% of the concentration of magnetic metal ions), then due to diffusion difficulties in the transfer of Cu ions to the cathode, the deposition rate of Cu layers will be limited, regardless of the magnitude of the applied potential.
Осаждение многослойных нанопроволок NiFe/Cu в поры матриц оксида алюминия производят из комбинированного электролита следующего состава (г/л): NiSO4⋅7H2O - 210 г/л; MgSO4 - 60 г/л; FeSO4⋅7H2O - 15 г/л; NiCl2 - 20 г/л; Н3 BO3 - 30 г/л; сахарин - 1; CuSO4⋅5H2O - 35 г/л; KNaC4H4O6 4H2O - 25 г/л; pH=2.4-2.6, Т=50-60°C (в качестве анода используют никель).The deposition of multilayer NiFe / Cu nanowires into the pores of the alumina matrices is made from a combined electrolyte of the following composition (g / l): NiSO 4 ⋅ 7H 2 O - 210 g / l; MgSO 4 - 60 g / l; FeSO 4 ⋅ 7H 2 O - 15 g / l; NiCl 2 - 20 g / l; H 3 BO 3 - 30 g / l; saccharin - 1; CuSO 4 ⋅ 5H 2 O - 35 g / l; KNaC 4 H 4 O 6 4H 2 O - 25 g / l; pH = 2.4-2.6, T = 50-60 ° C (nickel is used as an anode).
Соотношение по концентрациям солей NiSO4⋅7H2O и FeSO4⋅7H2O (210/15 г/л) в электролите было обусловлено тем, что при данной концентрации формируются составы сплавов (Ni80Fe20) с минимальной коэрцитивной силой и максимальными значениями магнитной проницаемости.The ratio between the concentrations of salts of NiSO 4 ⋅ 7H 2 O and FeSO 4 ⋅ 7H 2 O (210/15 g / l) in the electrolyte was due to the fact that at this concentration alloy compositions (Ni 80 Fe 20 ) are formed with a minimum coercive force and maximum magnetic permeability values.
Режимы осаждения многослойных нанопроволок были следующими: ϕNiFe=-1.8…-2.3 В; ϕCu=-0.2-0.4 В. При этих условиях средняя скорость осаждения отдельных слоев составляет VNiFe=~8-10 нм/с; vCu=~0.1-0.5 нм/с. Толщина ферромагнитного слоя составляет 10-30 нм, толщина слоя Си составляет 2-5 нм. Толщина матрицы оксида алюминия составляет ~2-120 мкм. Диаметр пор в матрицах ~100±10 нм.The deposition modes of multilayer nanowires were as follows: ϕNiFe = -1.8 ... -2.3 V; ϕCu = -0.2-0.4 V. Under these conditions, the average deposition rate of individual layers is V NiFe = ~ 8-10 nm / s; v Cu = ~ 0.1-0.5 nm / s. The thickness of the ferromagnetic layer is 10-30 nm, the thickness of the Cu layer is 2-5 nm. The thickness of the matrix of aluminum oxide is ~ 2-120 microns. The pore diameter in the matrices is ~ 100 ± 10 nm.
Коэффициент ГМР многослойных нанопроволок рассчитывался на основе данных измерений электрического сопротивления двухконтактным методом при фиксированных значениях магнитных полей в интервале до 0.13 Тл при комнатной температуре по следующей формуле:The GMR coefficient of multilayer nanowires was calculated on the basis of the measurement data of the electrical resistance by the two-contact method for fixed values of magnetic fields in the range up to 0.13 T at room temperature according to the following formula:
где R(B) - электрическое сопротивление многослойных нанопроволок NiFe/Cu во внешнем магнитном поле В, R0 - электрическое сопротивление многослойных нанопроволок NiFe/Cu без магнитного поля.where R (B) is the electrical resistance of multilayer NiFe / Cu nanowires in an external magnetic field B, R 0 is the electrical resistance of multilayer NiFe / Cu nanowires without a magnetic field.
Пример 1Example 1
Многослойные магниторезистивные нанопроволоки NiFe/Cu с толщинами слоев: ферромагнитный слой NiFe 20 нм; диамагнитный слой Cu - 2 нм; суммарное количество пар слоев NiFe/Cu - 1000; суммарная толщина матриц анодного оксида алюминия - 20-25 мкм. В поры матриц анодного оксида алюминия (диаметр пор 100±10 нм) методом электроосаждения в потенциостатическом режиме осаждают многослойные нанопроволоки системы NiFe/Cu. Осаждение многослойных нанопроволок NiFe/Cu в поры матриц оксида алюминия производят из комбинированного электролита следующего состава (г/л): NiSO4⋅7H2O - 210 г/л; MgSO4 - 60 г/л; FeSO4⋅7H2O - 15 г/л; NiCl2 - 20 г/л; H3BO3 - 30 г/л; сахарин - 1; CuSO4⋅5H2O - 35 г/л; KNaC4H4O6 4H2O - 25 г/л; pH=2.4-2.6, Т=50-60°C (в качестве анода используют никель). Режимы осаждения многослойных нанопроволок: ϕNiFe=-1.8…-2.3В; ϕCu=-0.2-0.4В. При этих условиях средняя скорость осаждения отдельных слоев составляет vNiFe=~8-10 нм/с; vCu=~0.1-0.2 нм/с. Время осаждения одного парциального ферромагнитного слоя NiFe - 1,6-2 с. Время осаждения одного парциального диамагнитного слоя Cu - 4-8 с. Коэффициент ГМР составляет -18,7%. Величина поля насыщения ГМР эффекта - 0,0013 Тл (Фиг. 1)Multilayer magnetoresistive nanowires NiFe / Cu with layer thicknesses: ferromagnetic layer NiFe 20 nm; diamagnetic Cu layer - 2 nm; the total number of pairs of NiFe / Cu layers is 1000; the total thickness of the matrix of anodic alumina is 20-25 microns. Multilayer nanowires of the NiFe / Cu system are deposited into the pores of the matrix of anodic alumina (pore diameter 100 ± 10 nm) by electrodeposition in a potentiostatic mode. The deposition of multilayer NiFe / Cu nanowires into the pores of the alumina matrices is made from a combined electrolyte of the following composition (g / l): NiSO 4 ⋅ 7H 2 O - 210 g / l; MgSO 4 - 60 g / l; FeSO 4 ⋅ 7H 2 O - 15 g / l; NiCl 2 - 20 g / l; H 3 BO 3 - 30 g / l; saccharin - 1; CuSO 4 ⋅ 5H 2 O - 35 g / l; KNaC 4 H 4 O 6 4H 2 O - 25 g / l; pH = 2.4-2.6, T = 50-60 ° C (nickel is used as an anode). The deposition modes of multilayer nanowires: ϕNiFe = -1.8 ... -2.3V; ϕCu = -0.2-0.4V. Under these conditions, the average deposition rate of individual layers is v NiFe = ~ 8-10 nm / s; v Cu = ~ 0.1-0.2 nm / s. The deposition time of one partial ferromagnetic layer of NiFe is 1.6-2 s. The deposition time of one partial diamagnetic Cu layer is 4-8 s. The GMR coefficient is -18.7%. The value of the saturation field of the GMR effect is 0.0013 T (Fig. 1)
Пример 2Example 2
Многослойные магниторезистивные нанопроволоки NiFe/Cu с толщинами слоев: ферромагнитный слой NiFe 30 нм; диамагнитный слой Cu - 5 нм; суммарное количество пар слоев NiFe/Cu - 1000; суммарная толщина матриц анодного оксида алюминия - 35-38 мкм. В поры матриц анодного оксида алюминия (диаметр пор 100±10 нм) методом электроосаждения в потенциостатическом режиме осаждают многослойные нанопроволоки системы NiFe/Cu. Осаждение многослойных нанопроволок NiFe/Cu в поры матриц оксида алюминия производят из комбинированного электролита следующего состава (г/л): NiSO4⋅7H2O - 210 г/л; MgSO4 - 60 г/л; FeSO4⋅7H2O - 15 г/л; NiCl2 - 20 г/л; H3BO3 - 30 г/л; сахарин - 1; CuSO4⋅5H2O - 35 г/л; KNaC4H4O6 4H2O - 25 г/л; pH=2.4-2.6, Т=50-60°C (в качестве анода используют никель). Режимы осаждения многослойных нанопроволок: ϕNiFe=-1.8…-2.3В; ϕCu=-0.2-0.4В. При этих условиях средняя скорость осаждения отдельных слоев составляет vNiFe=~8-10 нм/с; vCu=~0.1-0.2 нм/с. Время осаждения одного парциального ферромагнитного слоя NiFe - 3-3,75 с. Время осаждения одного парциального диамагнитного слоя Cu - 12,5-25 с. Коэффициент ГМР составляет -18,4%. Величина поля насыщения ГМР эффекта - 0,0015 Тл (Фиг. 2)Multilayer magnetoresistive nanowires NiFe / Cu with layer thicknesses: ferromagnetic layer NiFe 30 nm; diamagnetic Cu layer - 5 nm; the total number of pairs of NiFe / Cu layers is 1000; the total thickness of the matrix of anodic alumina is 35-38 microns. Multilayer nanowires of the NiFe / Cu system are deposited into the pores of the matrix of anodic alumina (pore diameter 100 ± 10 nm) by electrodeposition in a potentiostatic mode. The deposition of multilayer NiFe / Cu nanowires into the pores of the alumina matrices is made from a combined electrolyte of the following composition (g / l): NiSO 4 ⋅ 7H 2 O - 210 g / l; MgSO 4 - 60 g / l; FeSO 4 ⋅ 7H 2 O - 15 g / l; NiCl 2 - 20 g / l; H 3 BO 3 - 30 g / l; saccharin - 1; CuSO 4 ⋅ 5H 2 O - 35 g / l; KNaC 4 H 4 O 6 4H 2 O - 25 g / l; pH = 2.4-2.6, T = 50-60 ° C (nickel is used as an anode). The deposition modes of multilayer nanowires: ϕNiFe = -1.8 ... -2.3V; ϕCu = -0.2-0.4V. Under these conditions, the average deposition rate of individual layers is v NiFe = ~ 8-10 nm / s; v Cu = ~ 0.1-0.2 nm / s. The deposition time of one partial ferromagnetic layer of NiFe is 3-3.75 s. The deposition time of one partial diamagnetic Cu layer is 12.5-25 s. The GMR coefficient is -18.4%. The value of the saturation field of the GMR effect is 0.0015 T (Fig. 2)
Пример 3Example 3
Многослойные магниторезистивные нанопроволоки NiFe/Cu с толщинами слоев: ферромагнитный слой NiFe 30 нм; диамагнитный слой Cu - 2 нм; суммарное количество пар слоев NiFe/Cu - 1000; суммарная толщина матриц анодного оксида алюминия - 30-35 мкм. В поры матриц анодного оксида алюминия (диаметр пор 100±10 нм) методом электроосаждения в потенциостатическом режиме осаждают многослойные нанопроволоки системы NiFe/Cu. Осаждение многослойных нанопроволок NiFe/Cu в поры матриц оксида алюминия производят из комбинированного электролита следующего состава (г/л): NiSO4⋅7H2O - 210 г/л; MgSO4 - 60 г/л; FeSO4⋅7H2O - 15 г/л; NiCl2 - 20 г/л; H3BO3 - 30 г/л; сахарин - 1; CuSO4⋅5H2O - 35 г/л; KNaC4H4O6 4H2O - 25 г/л; pH=2.4-2.6, Т=50-60°C (в качестве анода используют никель). Режимы осаждения многослойных нанопроволок: ϕNiFe=-1.8…-2.3В; ϕCu=-0.2-0.4В. При этих условиях средняя скорость осаждения отдельных слоев составляет vNiFe=~8-10 нм/с; vCu=~0.1-0.2 нм/с. Время осаждения одного парциального ферромагнитного слоя NiFe - 3-3,75 с. Время осаждения одного парциального диамагнитного слоя Cu - 5-10 с. Коэффициент ГМР составляет - 19,2%. Величина поля насыщения ГМР эффекта - 0,0013 Тл (Фиг. 3)Multilayer magnetoresistive nanowires NiFe / Cu with layer thicknesses: ferromagnetic layer NiFe 30 nm; diamagnetic Cu layer - 2 nm; the total number of pairs of NiFe / Cu layers is 1000; the total thickness of the matrix of anodic alumina is 30-35 microns. Multilayer nanowires of the NiFe / Cu system are deposited into the pores of the matrix of anodic alumina (pore diameter 100 ± 10 nm) by electrodeposition in a potentiostatic mode. The deposition of multilayer NiFe / Cu nanowires into the pores of the alumina matrices is made from a combined electrolyte of the following composition (g / l): NiSO 4 ⋅ 7H 2 O - 210 g / l; MgSO 4 - 60 g / l; FeSO 4 ⋅ 7H 2 O - 15 g / l; NiCl 2 - 20 g / l; H 3 BO 3 - 30 g / l; saccharin - 1; CuSO 4 ⋅ 5H 2 O - 35 g / l; KNaC 4 H 4 O 6 4H 2 O - 25 g / l; pH = 2.4-2.6, T = 50-60 ° C (nickel is used as an anode). The deposition modes of multilayer nanowires: ϕNiFe = -1.8 ... -2.3V; ϕCu = -0.2-0.4V. Under these conditions, the average deposition rate of individual layers is v NiFe = ~ 8-10 nm / s; v Cu = ~ 0.1-0.2 nm / s. The deposition time of one partial ferromagnetic layer of NiFe is 3-3.75 s. The deposition time of one partial diamagnetic Cu layer is 5-10 s. The GMR coefficient is - 19.2%. The value of the saturation field of the GMR effect is 0.0013 T (Fig. 3)
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016149751A RU2650658C1 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Multilayer magnetoresistive nanowires |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016149751A RU2650658C1 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Multilayer magnetoresistive nanowires |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2650658C1 true RU2650658C1 (en) | 2018-04-16 |
Family
ID=61976680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016149751A RU2650658C1 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Multilayer magnetoresistive nanowires |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2650658C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2724264C1 (en) * | 2020-02-04 | 2020-06-22 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" | Method of producing nickel-bearing nanorods with controlled aspect ratio |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2359356C1 (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-20 | Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН | Method for creation of conducting nanowires on surface of semiconductor substrates |
RU2522844C1 (en) * | 2013-01-23 | 2014-07-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный федеральный университет" | Method of forming epitaxial copper nanostructures on surface of semiconductor substrates |
-
2016
- 2016-12-19 RU RU2016149751A patent/RU2650658C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2359356C1 (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-20 | Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН | Method for creation of conducting nanowires on surface of semiconductor substrates |
RU2522844C1 (en) * | 2013-01-23 | 2014-07-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный федеральный университет" | Method of forming epitaxial copper nanostructures on surface of semiconductor substrates |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2724264C1 (en) * | 2020-02-04 | 2020-06-22 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" | Method of producing nickel-bearing nanorods with controlled aspect ratio |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Fert et al. | Magnetic nanowires | |
Shakya et al. | Giant magnetoresistance and coercivity of electrodeposited multilayered FeCoNi/Cu and CrFeCoNi/Cu | |
CN101681706B (en) | Nanostructure and formation of nanostructures | |
Schwarzacher et al. | Electrodeposited nanostructures | |
Kok et al. | Synthesis and characterization of electrodeposited permalloy (Ni80Fe20)/Cu multilayered nanowires | |
US6611034B2 (en) | Magnetic device and solid-state magnetic memory | |
Sharko et al. | Multilayer spin-valve CoFeP/Cu nanowires with giant magnetoresistance | |
JP2002084018A (en) | Magnetic device, its manufacturing method, and sold magnetic storage device | |
Kac et al. | Effect of the template-assisted electrodeposition parameters on the structure and magnetic properties of Co nanowire arrays | |
JP2002074936A (en) | Magnetic device | |
Vega et al. | Template-assisted CoPd nanowire arrays: magnetic properties and FORC analysis | |
Trukhanov et al. | Specific features of formation and growth mechanism of multilayered quasi-one-dimensional (Co-Ni-Fe)/Cu systems in pores of anodic alumina matrices | |
RU2650658C1 (en) | Multilayer magnetoresistive nanowires | |
Kuru et al. | Electrodeposited NiFeCu/Cu multilayers: effect of Fe ion concentration on properties | |
Tikhonov et al. | Magnetization of permalloy films | |
Mardaneh et al. | Room temperature CPP-giant magnetoresistance in Ni/Cu multilayered nanowires | |
Tekgül et al. | Structural, magnetic and GMR properties of FeCo (Cu)/Cu magnetic multilayers electrodeposited at high cathode potentials of the magnetic layer | |
Gündel et al. | In situ magnetization measurements of Cu/Co multilayers during the process of electrodeposition | |
Wei et al. | Superconductivity of a Sn film controlled by an array of Co nanowires | |
Şahin et al. | Effect of L-ascorbic acid on electrochemically deposited FeCoCu/Cu magnetic multilayer granular films: structural, magnetic and magnetoresistance properties | |
Tekgül et al. | Optimization of Fe content in Electrodeposited FeCoCu/Cu magnetic multilayer | |
Ide et al. | Current-perpendicular-to-plane giant magnetoresistance in Co/Cu multilayered nanocylinders electrodeposited into anodized aluminum oxide nanochannels with ultra-large aspect ratio | |
Chiriac et al. | Contact and magnetoresistance measurement of a single NiFe/Cu multilayer nanowire within a template nanowire array | |
Nabiyouni | Design and fabrication of nanomagnetic sensors based on electrodeposited GMR materials | |
Kok et al. | Template Assisted Growth and Characterization of Electrodeposited Permalloy (Ni80Fe20)/Cu Multilayered Nanowires |