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《西南师范大学》 2003年
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新种子层NiFeNb对坡莫合金电阻率和磁电阻的影响

刘俊  
【摘要】: 本文简单介绍了磁电阻(MR)效应的研究进展,应用和来源,以及坡莫合金薄膜磁电阻效应的研究状况。以NiFeNb三元合金为新的种子层,采用直流磁控溅射技术制备了不同Nb含量x,种子层厚度d和NiFe厚度t的(Ni_(82)Fe_(18))_(1-x)Nb_x(d)/Ni_(82)Fe_(18)(t)/Ta(30A)坡莫合金系列薄膜,并对部分样品进行了退火处理。对样品的微结构、MR曲线、磁滞回线和种子层中Nb含量进行了测量。利用Origin软件对样品的电阻率ρ和MR随工艺条件(x、d和t)的变化进行了非线性拟合。对退火前后样品的电阻率和MR进行了比较。利用Scherrer公式结合X—衍射仪参数表对样品颗粒大小进行了估算。从样品微结构角度,利用Th.G.S.Rijks采用的类似于Furchs—Jondheimer理论的半经典模型和自旋相关散射理论对实验结果进行了解释。最后利用固体物理理论,提出微观模型,对种子层对坡莫合金微结构从而对其电阻率和MR影响的机理进行了探讨。 我们的主要工作和结论如下: 1、在不同工艺条件下制备了坡莫合金系列膜并对其微结构进行了测量。结果表明:尽管工艺条件不同,但NiFeNb作为种子层均能使坡莫合金生长成单一、明显地fcc(111)织构。该结构正是坡莫合金的易磁化方向。通过Scherrer公式估算的样品颗粒粒径在28.63m~47.72nm之间,且随工艺条件不同,颗粒大小不同。 2、详细研究了样品电阻率和MR随工艺条件(x、d和t)的变化。我们发现:①样品的电阻率和MR随Nb含量x的变化分别在x=27.1%和x=24.4%附近出现尖锐峰值。当x>32%或x<23%时ρ几乎不变;当x>27.1或x<20.5%时MR几乎不变。②随NiFe厚度t增大,样品电阻率近似与t-17.5成反比下降,但在27.5nm<t<35nm时有微小突出,当t>40nm后变化缓慢;而MR随t增大而非线性地增大,当t>40nm后逐渐趋向饱和。③随种子层厚度d增大,样品电阻率先非线性减小(但趋势逐渐变缓),直到d=4.3nm时达到极小值,之后有所增大,但幅度很小,直到d 中文摘要 一6.onm后达到饱和。④退火处理一定程度地增大了坡莫合金的电阻率,最大增幅为14.5%;较 大幅度地增大了样品的MR 最大增幅达108%。由于退火温度仅为200t,适合于一般的工艺, 故退火对以NIFeNb为种子层的坡莫合金在传感器中的推广应用极为有利。 3、结合样品微结构,利用 h.G.S.Rijks采用的类似于 Furchs—Jondheimer理论的半经典模型,自 旋相关散射理论和金属电导理论详细地解释了样品电阻率和MR随x、d和!的变化。我们认为: 不同工艺条件下制备的样品,其颗粒粒径不同导致内禀散射和来自颗粒边界或表面的散射不同, 加织构不同和对电子球对称性的破坏不同,导致了样品电阻率和MR的不同。 4、利用Oropn软件对样品电阻率和MR随x、d和t的变化进行了非线性拟合,得到样品电阻率 和MR随工艺条件的定量变化关系。 5、利用界面粗糙度和固体物理理论,提出微观模型,对种子层对坡莫合金微结构从而对其磁滞 回线的影响从微观上进行了探讨。结果表明:种子层中 Nb含量 x和 NIFe厚度 d的不同导致种子 层表面粗糙度不同,进而使在它上面生长的坡莫合金具有不同粒径的颗粒分布。 总之,以NIFeNb作为种子层,能较大改善坡莫合金微结构,提高其电阻率MR从而减小坡 莫合金在传感器中的分流效应和增大其灵敏度,因此NIFeNb可以作为替代Ta的种子层。
【学位授予单位】:西南师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TG132.27

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【参考文献】
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