NiFe合金坡莫合金薄膜相關文獻

作者：

王存濤

摘要：

本文探索了在NiFe層厚度盡可能薄的情況下，如何提高坡莫合金薄膜的各向異性磁電阻和磁性能以滿足其應用于傳感器以及高靈敏度磁頭的方法。以不同材料作為緩沖層,利用JGP-450型磁控濺射系統制備了一系列的坡莫合金薄膜樣品：Ta(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)；Ta(y)/ZnO(t)/Ni81Fe19(20nm)/ZnO(t)/Ta(3nm)；以及(Ni81Fe19)1-xNbx(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)，并研究了氧化插層、緩沖層種類、基片溫度、緩沖層厚度、Nb含量等工藝條件對坡莫合金薄膜各向異性磁電阻和微結構的影響。利用四探針法測量薄膜樣品的各向異性磁電阻值，利用X射線衍射儀（XRD）分析樣品的微結構，利用原子力顯微鏡（AFM）分析樣品表面形貌。通過測試結果分析得出以下結論： （1）樣品的各向異性磁電阻值明顯依賴于基片溫度。對于Ta(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)和(Ni81Fe19)1-xNbx(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)薄膜，在室溫下制備的薄膜AMR值很小，隨著對基片加溫，AMR值隨之增大，當溫度升至450℃時，薄膜各向異性磁電阻值達到最大，基片溫度高于450℃時，薄膜各向異性磁電阻值趨于穩定。而對于Ta(y)/ZnO(t)/Ni81Fe19(20nm)/ZnO(t)/Ta(3nm)薄膜，隨著基片溫度的升高，AMR值亦隨之增大，當溫度升至400℃時，AMR值達到最大，然而隨著基片溫度的增加，AMR值卻逐漸減小。 （2）緩沖層厚度對坡莫合金薄膜的AMR值具有較大影響。對于Ta(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)和(Ni81Fe19)1-xNbx(y)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)薄膜，樣品的AMR隨緩沖層的厚度y的增加先增大后減小，在臨界厚度y=4nm時達到一個最大值。此外，通過比較以上兩種不同類型緩沖層的坡莫合金薄膜，我們發現后者的AMR值比前者最大提高了近31%。 （3）坡莫合金薄膜AMR值及微結構與緩沖層中Nb的含量有密切聯系。對于以(Ni81Fe19)1-xNbx作為緩沖層的坡莫合金薄膜，隨著緩沖層中Nb含量的增加，樣品的AMR值先增大后減小，在x=19.3%處，AMR值在Nb含量的變化曲線中出現峰值。在最佳基片溫度以及緩沖層厚度等條件確定的情況下，在x=19.3%處，20nm厚的坡莫合金薄膜的AMR值最大能達到3.76%。X射線衍射結果表明，以(Ni81Fe19)1-xNbx作為緩沖層的坡莫合金薄膜出現了較好的（111）織構和大晶?，F象。根據散射機制，隨著晶粒尺寸的增加，結晶度也相應提高，結晶度的提高減小了晶界面積，從而減少了晶界對傳導電子的散射，導致薄膜AMR值的提高。（4）氧化插層的厚度對坡莫合金薄膜的AMR值也具有較大影響，對于Ta(y)/ZnO(t)/Ni81Fe19(20nm)/ZnO(t)/Ta(3nm)薄膜，隨著ZnO厚度t的變化，樣品的AMR值在0~0.5nm之間先減小，在0.5~2nm之間逐漸增大，當ZnO厚度t大于2nm時，樣品的AMR值趨于穩定。與不加氧化插層的薄膜相比，插入ZnO層的坡莫合金薄膜的AMR值也有很大幅度的提高。 本文研究表明，以(Ni81Fe19)1-xNbx作為緩沖層的坡莫合金薄膜具有較大的各向異性磁電阻和優良的磁性能，可以代替傳統的緩沖層Ta應用于磁記錄和傳感器件當中。此外，通過加入氧化層ZnO來改善坡莫合金薄膜的各向異性磁電阻也對研究磁性薄膜具有重大影響。

關鍵詞：

坡莫合金薄膜 各向異性磁電阻 基片溫度 緩沖層 氧化插層

作者：

于廣華，趙洪辰，朱逢吾...

摘要：

摘　要： 基于輝光放電原理在不同的濺射氣壓下制備的NiFe薄膜,發現較低濺射氣壓下比較高濺射氣壓下制備的NiFe薄膜的磁性能要好得多.較低濺射氣壓下制備的NiFe(12 nm)薄膜,各向異性磁電阻(AMR)值達到1.2%,而其矯頑力卻只有127.4 A/m.結構分析表明:較低濺射氣壓下制備的NiFe薄膜結構缺陷較少,內應力小;而較高濺射氣壓下制備的NiFe薄膜結構缺陷較多,內應力大.

關鍵詞：

NiFe薄膜 各向異性磁電阻 矯頑力 內應力 坡莫合金薄膜 濺射 鎳鐵合金薄膜 結構

作者：

王書運，何建方，王存濤

摘要：

利用磁控濺射方法制備了一系列超薄Ta(5nm)/Ni81Fe19(20nm)/Ta(3nm)磁性薄膜。著重研究了基片溫度、緩沖層厚度對Ni81Fe19薄膜各相異性磁電阻(AMR)及磁性能的影響。利用X射線衍射儀分析了薄膜結構、晶粒取向;用四探針技術測量了薄膜的電阻率和各向異性磁電阻;用FD-SMOKE-A表面磁光克爾效應試驗系統測量了薄膜的磁滯回線。結果表明:在基片溫度為400℃時制備的Ni81Fe19薄膜具有較大的各向異性磁電阻效應和較低的磁化飽和場,薄膜最大各向異性磁電阻為3.5%,最低磁化飽和場為739.67A/m?；瑴囟葹?00℃制備的薄膜,飽和磁化強度Ms值最大。隨著緩沖層厚度x的增加,坡莫合金薄膜的AMR值先變大后減小,在x=5nm時達到最大值。

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關鍵詞：

NiFe薄膜 基片溫度 超薄薄膜 各向異性磁電阻 緩沖層厚度

作者：

何建方

摘要：

為提升坡莫合金薄膜的應用價值，探索了在坡莫合金薄膜厚度盡可能薄的情況下，如何制備高各向異性磁電阻Ni_(81)Fe_(19)薄膜。利用磁控濺射，制備了一系列超薄Ta(y)/Ni_(81)Fe_(19)(20nm)/Ta(3nm)和(Ni_(81)Fe_(19))1-xCrx(y)/Ni_(81)Fe_(19)(20nm)/Ta(3nm)薄膜。研究了基片溫度、緩沖層類型、緩沖層厚度等工藝條件對坡莫合金薄膜各向異性磁電阻和微結構的影響。利用四探針技術測量樣品的各向異性磁電阻值，用X射線衍射儀分析樣品的微結構，用原子力顯微鏡分析樣品表面形貌。根據實驗結果分析，得到以下結論：基片溫度、緩沖層類型、緩沖層厚度等工藝條件對坡莫合金薄膜各向異性磁電阻和微結構有顯著影響。在室溫下制備的薄膜AMR值幾乎為零，隨著基片溫度的升高，薄膜各向異性磁電阻值隨之增大，基片溫度升至400℃時，薄膜各向異性磁電阻值達到最大，基片溫度高于400℃時，薄膜各向異性磁電阻值趨于平穩；逐步增加坡莫合金薄膜緩沖層厚度，薄膜各向異性磁電阻值隨之增大，當緩沖層厚度增至某一值時，薄膜AMR值達到最大，之后進一步增加緩沖層厚度，AMR值則急劇下降。以Ta為緩沖層，當緩沖層厚度為5nm時，樣品各向異性磁電阻值最大，以(Ni_(81)Fe_(19))_(1-x)Cr_x為緩沖層，則緩沖層厚度為4nm，樣品各向異性磁電阻值最大。以(Ni_(81)Fe_(19))_(1-x)Cr_x作為薄膜的緩沖層，坡莫合金薄膜AMR值及微結構與緩沖層中Cr的含量密切相關。隨著Cr含量的增加，樣品AMR值隨之增大，當緩沖層中Cr含量為32%時，樣品各向異性磁電阻最大，緩沖層中Cr含量高于32%時，樣品AMR值則急劇下降。由XRD分析可見，當緩沖層中Cr含量x分別取20%，25%，32%，38%，44%時，顆粒平均直徑D分別為10.68nm，13.87nm，23.10nm，18.26nm，13.31nm。由此可知，緩沖層中Cr的含量對薄膜晶粒尺寸影響明顯。當緩沖層中Cr的含量為32%時，薄膜晶粒尺寸最大，結晶度高，顆粒大小分布也比較均勻。隨著薄膜晶粒尺寸的增大，結晶度也隨之提高，結晶度的提高減小了晶界面積，即減少了晶界對電子的散射，從而提高了薄膜AMR值。當Cr的含量高于或者低于32%時，都使得薄膜晶粒尺寸減少，結晶度降低，從而使薄膜AMR值降低。以Ta為緩沖層20nm坡莫合金薄膜的AMR值最大為3.5%，以(Ni_(81)Fe_(19))_(1-x)Cr_x為緩沖層20nm坡莫合金薄膜的AMR值最大為3.67%。

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關鍵詞：

基片溫度 緩沖層 各向異性磁電阻 超薄 Ni_(81)Fe_(19)薄膜