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磁性多层膜中交换偏置和巨磁电阻效应的研究

杨德政  
【摘要】: 近二十年来,由于自旋阀巨磁电阻(GMR)在商业化存储器和传感器中的广泛的应用,所以人们对巨磁电阻现象进行了大量的研究,并逐渐形成了自旋电子学这门新兴学科。本论文主要围绕亚铁磁体系中交换偏置和巨磁电阻效应进行讨论,内容包括以下几个方面: 第一,我们系统的研究了在不同GdFe厚度下GdFe/NiCoO和GdFe/FeMn双层膜中的交换偏置效应。随着冷却场的增加,交换偏置场从负到正逐渐变化,并在交换偏置场为零时,矫顽力达到最大。正、负交换偏置的出现本质上来源于GdFe层和反铁磁层的界面耦合能与冷却场和反铁磁的塞曼能之间的竞争。研究还表面在GdFe/FeMn体系下,正、负交换偏置中的矫顽力和交换偏置场随角度的变化关系基本相同,并可以通过一致转动模型来描述。我们的工作有助于进一步加深人们对亚铁磁正交换偏置体系的理解,同时这也是首次在亚铁磁/反铁磁双层膜中观测到正交换偏置现象。 第二,我们采用延迟溅射工艺制备了Si/Ta/Co/Cu/Co/FeMn(NiO)自旋阀。其GMR的比值与采用传统溅射工艺相比提高了20%-30%。X射线衍射和高分辨电镜的结果表明,延迟溅射工艺能导致Co层和Cu层的一致生长,并具有很强的(111)取向。这意味着Co层和Cu层的一致生长和(111)取向有利于自旋相关散射效应的增强。 第三,我们在自旋阀glass/Ta/NiO/Fe/Cu/GdCo中研究了在不同温度和GdCo成分下其界面散射和体散射对GMR的贡献。研究表明,GdCo的体散射与GdCo的成分密切相关。当Co含量高(低)时,其体散射为正(负)。体散射不对称因子随GdCo成分变化来源于在不同GdCo成分下其自旋极化率或磁构型不同。而GdCo的界面散射在不同的CoGd成分下均为正值。研究同时表明GdCo体系的巨磁电阻比值随温度变化本质上是GdCo体散射和界面散射随温度变化竞争的结果。


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