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NiFe/PtMn系统中交换偏置现象的研究

陈庆永  
【摘要】:铁磁层/反铁磁体系的交换偏置效应,由于其在巨磁电阻效应的磁电子器件中的广泛应用,成为目前研究的热点之一。本文中我们系统研究了NiFe/PtMn体系的交换偏置效应。 用直流磁控溅射法制备了不同Mn厚度的Ta/Ni_(81)Fe_(19)/[Pt(6(?))/Mn(x(?))]_n/Ta薄膜。研究了Mn的成分对体系交换偏置的影响。结果表明:体系的交换偏置场随着Mn含量的增加先增大后减小;当Mn含量为56.1%时,体系的交换偏置场最大。XRD结果显示,适当多的Mn可以有效地促进PtMn反铁磁相L1_0有序相的形成,从而减少退火时间,降低PtMn层厚度。 制备了Ta/Ni_(81)Fe_(19)/[Pt(t(?))/Mn(t(?))]_n/Ta薄膜,研究了反铁磁层中Pt和Mn单层膜厚度x对体系交换偏置和PtMn有序相形成的影响。结果显示:对于单层膜厚度t=2(?)的样品,经过270℃退火2h,就可以获得比较大的交换偏置场,而对于t=12(?)的样品,需要在300℃退火2h才能得到比较好的钉扎现象。XRD结果表明:单层膜厚度越薄的体系,越有利于PtMn反铁磁相L1_0有序相的形成。 同时我们还研究了铁磁层/反铁磁界面插入Pt对Mn扩散的影响,界面Pt层的引入可以有效阻挡Mn向铁磁层的扩散,改善了体系铁磁层的磁性能。 最后我们研究了不同缓冲层和保护层对NiFe/PtMn体系的交换偏置效应的影响。结果表明:退火处理以后,以NiFeCr为缓冲层和保护层的样品的磁性层NiFe的磁矩降低要小于以Ta为缓冲层和保护层的样品的磁性层NiFe的磁矩降低。同时,XRD测量计算发现,以NiFeCr为缓冲层生长的NiFe/PtMn样品比以Ta为缓冲层生长的NiFe/PtMn样品具有更好的织构、更大的平均晶粒尺寸,因而具有更好的热稳定性。


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