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《电子科技大学》 2000年
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多层膜巨磁电阻材料及应用研究

王万平  
【摘要】: 高速、大容量磁信息存储科学与技术是近几年来固体电子学领域发 展最快的领域之一。从信息存储容量来说大约每六个月增加一倍。目前实 验室水平可达到50Gbit/in~2,实际大规模生产水平为10Gbit/in~2。因此它 将支撑着高速信息网技术、计算机技术及通信技术等飞速的发展。现代磁 存储科学与技术跳跃式发展的标志是GMR(giant-magnetoresistance)材 料的发现及其在硬盘、海量存储系统中的应用,以及将在21世纪中升起 的磁电子科学与技术所带来的固体电子学的辉煌成果。例如MRAM、磁性 集成电路等的出现及大量应用。研究GMR材料及应用不仅有着重大的科学 (磁电子学的基础之一)意义,而且具有重要的应用价值。如高速大容量 的信息读取磁头及存储介质、传感器…… 本论文在总结了当今GMR效应的机理研究的基础上,经特种工艺研 究后,材料静态性能达到—在室温下,外场为4500A/m时,[NiFe/Ag]_n多 层膜GMR系数为70%,此结果在国内外未见报导。同时我们还研究了自旋 阀结构[NiFe/Cu/Co/Cu]_n材料,提出对自旋阀结构的巨磁电阻材料的巨 磁电阻效应同样随周期数的增加而单调上升。在相关应用研究中,主要提 出了采用微磁传输线理论对GMR读磁头的设计(包括器件的结构、材料参 数),并在一定前端电路中对磁头的线性响应、输出电压波形、动态范围 及损失等进行动态仿真。制作了GMR读磁头原型,对其进行了动态参数测 试。结果表明理论设计参数与实验性能较为吻合,此结果在国内尚未见报 道。 本论文主要工作有以下几个方面: 1.综述了目前对GMR效应理论研究的重要进展,讨论了各种巨磁电阻材 料的特性和优缺点。得出多层膜和自旋阀结构材料是当前最先进入实 用化的两种GMR磁头材料。 一 2.研究了[NIFe/AsJ。、[NIPe/Cu]n多层膜的枷R效应同膜层(铁磁层 和非铁磁层)厚度和周期数的变化规律。通过参数的改变和特殊工艺 处理,得到[NIFe/Ag]。多层膜GMR材料在室温下饱和场4500A/m 时,GMR系数 70兄 线性偏流范围 10—50InA,这一结果在国内外文献中 未见报道。 3.研究了自旋阀型多层膜* 儿u/Co儿u*材料。在室温下得到 [NIF6/CU/CO/CU]。样品:饱和场 4800A/m,GMR系数为 8.1%、灵敏 度 0.05%/oe的优质材料。自旋阀结构的巨磁电阻材料的 GMR系数 同样随周期数的增加而单调上升。 4.提出两种GMR读磁头模型,并利用微磁传输线理论进行计算机辅助设 计,得到器件的结构参数、材料性能参数及它们的相互关系。对磁头 的线性响应、输出电压波形、动态响应范围及损耗进行了计算机动态 仿真。通过实际仿真,提出可迟过工艺参数优化和结构优化设计,可 以实现器件的低噪、高线性度及优良的高频动态响应。 5.制作 GMR读磁头的原型,并进行了动态参数测试。结果表明:磁头的 输出幅度、频率响应、间隙损失u)、方位角损耗等同删R磁头原 型的性能参数有密切的关系,依据我们掌握的文献,此结果在国内未 见报导。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TQ584

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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