CoFe/CrPt双层膜交换偏置体系的研究

【摘要】： 铁磁层与反铁磁层的交换耦合在巨磁电阻效应的自旋电子学器件中有着广泛应用，已经成为国际研究的热点。在GMR和TMR的物理、材料和技术应用中，铁磁-反铁磁双层膜之间的交换偏置起着至关重要的作用。本文中我们研究了CoFe／CrPt双层膜交换偏置体系的磁性能及其影响因素。 制备样品时，我们采用共溅射的方法制备CrPt合金膜，简化了制备工艺。经退火，成份比为1∶1的CrPt合金可形成L1_0化学有序相反铁磁材料，它对紧邻的铁磁层CoFe产生大约为200e的钉扎场。 对于共溅射制备的CoFe／CrPt双层膜，我们在界面处插入一层厚度为0.55nm的Mn，改变反铁磁层的厚度和成份，研究影响交换偏置的因素。研究结果发现：界面结构、反铁磁层成份、反铁磁层厚度相互影响，都对交换偏置的产生起重要作用。值得一提的是：在CoFe／CrPt双层膜中，反铁磁层的成份为1∶1，厚度为42nm的样品，界面插入一层厚度为0.55nm的Mn时可得到150Oe的交换偏置场，比插Mn前增加了6倍，同时矫顽力比插Mn前有明显减小。 为了进一步研究影响交换偏置的因素，我们在Cr_(0.5)Pt_(0.5)合金膜中均匀掺Mn。实验结果显示，掺Mn量为4％左右时，CoFe／CrPt双层膜的交换偏置场由原来的20Oe增加到60Oe。掺Mn量不足或过量时，交换偏置场会急剧下降。我们认为，适量的均匀掺Mn会促进CrPt合金膜的有序化，增大了界面处原子磁矩。同时也可能形成了Pt(CrMn)有序相。