离子注入NiFeCo/Ag颗粒膜巨磁电阻效应的研究

【摘要】： 本论文用直流磁控溅射技术制备了零磁致伸缩三元合金NiFeCo和非磁性金 属Ag组成的颗粒膜，研究了离子注入、磁性组分、退火温度对NiFeCo/Ag颗粒 膜巨磁电阻效应和磁性的影响；用四探针法和振动样品磁强计分别对薄膜的巨磁 电阻效应和磁性进行测试；用X-射线衍射对颗粒膜晶体结构进行分析；用卢瑟福 背散射对薄膜成分进行分析；用场发射电镜、原子力显微镜和磁力显微镜分别对 薄膜表面和截面形貌及磁畴结构进行观测。研究表明： 自行设计制造且具有特殊磁场分布的RFMS—4溅射仪制备颗粒膜和多层膜 工艺技术稳定可靠，在优化工艺条件下能保证薄膜成分与溅射速率的稳定性。 未经离子注入的NiFeCo/Ag颗粒膜最佳退火温度为300℃，最佳磁性相原子 百分比为36％，室温下获得的最佳巨磁电阻值为5％（饱和场为7.6KOe），4.2K 下获得巨磁电阻效应最大值为19％。 NiFeCo/Ag颗粒膜经Fe离子注入后，未经退火即有2.3％的巨磁电阻效应， 室温下最大巨磁电阻效应为9％（饱和场为10KOe）。而经Co离子注入后，未经 退火即有巨磁电阻值5.5％，室温下最大巨磁电阻效应高达9.8％，这是迄今国际 上用离子注入技术制备巨磁电阻薄膜获得的最佳结果。 注入Co离子对颗粒膜巨磁电阻效应增大的贡献超过注入Fe离子，在较低温 度下退火尤其明显。 注入Fe、Co离子后，颗粒膜最佳磁性组分没有变化，但最佳退火温度变为 360℃。离子注入后的颗粒膜存在一个临界增强扩散退火温度。当退火温度超过 此温度后，增强扩散效应更加明显，磁性相与非磁性相分高明显，巨磁电阻值迅 速提高。注入Co离子的颗粒膜的临界增强扩散退火温度约为320℃。