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《复旦大学》 2005年
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自旋阀中磁输运和磁性的研究

王磊  
【摘要】:自从在磁性多层膜中发现巨磁电阻(GMR)效应以来,由于基础研究和应用两方面的原因,自旋阀的GMR效应引起了人们广泛的兴趣。一方面,自旋阀有重要的应用价值,例如,在磁记录技术中的应用使得磁记录密度大大提高。另一方面,自旋阀结构中的GMR效应和铁磁/反铁磁交换偏置的物理机制本身也包含很多深刻的物理内容,需要进一步研究。 自旋阀的磁电阻比值和灵敏度直接影响器件的性能。例如,自旋阀读出头灵敏度的高低直接影响磁记录密度的大小。所以人们一直试图通过各种途径提高自旋阀的灵敏度和磁电阻比值。自旋阀的这些性质不但依赖于自旋阀的结构、组成材料和各层厚度,而且依赖于工艺条件,因此通过改善制备工艺条件及各层的材料和厚度可以改善自旋阀的性能。 本文围绕着自旋阀,开展两个方面的研究内容:(1)在纳米网状的阳极氧化铝和硅片两种衬底上,利用溅射法制备了FM/AFM双层膜。对于这一自旋阀中的关键结构,我们研究了其矫顽力增强的机制;(2)研究了溅射工艺条件对自旋阀磁电阻比值大小的影响,研究了自旋阀中铁磁层的体自旋相关散射和界面自旋相关散射对GMR的贡献,并探讨了界面粗糙度对GMR的影响。具体内容如下: (1)对于项部钉扎自旋阀,发现GMR比值与工艺条件密切相关。对于FM/Cu/FM(FM=Fe,Co,Ni,permalloy)构成的自旋阀,随着底部和顶部铁磁层厚度的增加磁电阻比值先增加后缓慢减小。与顶部铁磁层相比,磁电阻比值对底部铁磁层的厚度变化更为敏感。原子力显微镜测量表明,这是由于底部铁磁层厚度较薄时,薄膜粗糙度较大的缘故。 (2)对于FM1/FM2/Cu/FM2/FM1自旋阀(FM1,FM2分别为Fe,Co,Ni,permalloy)构成的自旋阀,发现Co,permalloy,Fe,Ni的体和界面自旋相关散射对GMR比值的贡献依次从大到小变化。 (3)在玻璃衬底上制备出了磁电阻比值约为8%的Co/Cu/Co顶部钉扎型自旋阀和磁电阻比值约为3%的Py/Cu/Py顶部钉扎型自旋阀。 (4)对于Co_xNi_(1-x)/FeMn双层膜(成分不同)和FM/FeMn双层膜,其中FM分别是Ni,Py,Ni_(50)Fe_(50),Co,Fe,发现双层膜的矫顽力与相应铁磁层的各向异性常数
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O469

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