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磁隧道结及Co/Cu/Co三明治巨磁电阻效应的研究

潘强  
【摘要】:在本文中我们研究了磁隧道结样品 Co/绝缘层/NiFe 的制备方 法及其磁电阻(Magnetoresistance,MR)效应,我们还研究了以Fe、Ti、 Cu为覆盖层和以 Fe、Cr为过渡层的 Co/Cu/Co 三明治样品在室温 及低温下的磁电阻效应,同时,我们还对上述样品在较低温度下(高 于5K)的磁学性质进行了测量. 通过超高真空电子束蒸发方法直接生成磁隧道结样品Co/绝缘 层/NiFe中的 Co和NiFe层,而其中的绝缘层则分别以Al和Al_2O_3 为蒸发源生成中间层并在空气中自然氧化而形成的。实验结果表 明,通过以Al_2O_3为蒸发源生成中间层并在适当高的温度下进行氧 化可以提高样品的质量.室温下,我们成功地获得了具有隧道贯穿 效应的磁隧道结样品Co/绝缘层/NiFe,其磁电阻值为O.7%。此外, 文中还分别对进一步提高样品质量的方法和用平面电路工艺制备磁 隧道结的方法进行了讨论。 以Fe、Ti和 Cu为覆盖层的 Co/Cu/Co三明治样品同样通过超 高真空电子束蒸发方法制备而成。室温下 Fe覆盖层的引入能明显 减小样品的矫顽力及其他和磁场的大小,但以Fe、Ti和Cu为覆盖 层的样品的磁电阻值却并没有很大变化。温度降低时,覆盖层使 Co/Cu/Co三明治的磁电阻值显著增加。77K下,以Fe、Ti和Cu为 覆盖层的样品的磁电阻值分别为 9.9%、9.0%和7.7%,而无覆盖层 样品的磁电阻值仅为 6.8%。实验结果表明样品的巨磁电阻效应和覆 盖层及其与上层Co所形成的界面密切相关。 对于以Fe为过渡层的Co/Cu/Co三明治样品而言,其室温下 的矫顽力(25.2Oe)远小于以Cr为过渡层的 Co/Cu/Co三明治样品的 矫顽力(98.3Oe),该样品的磁灵敏度也相应地提高为 0.3%/Oe。我 们发现,当样品中Fe过渡层厚度为7nm 时样品具有最大的磁电阻 值。与 Cr 为过渡层的样品相比,温度更强烈地影响样品的磁电阻 值。77K下以 Fe 为过渡层的样品的磁电阻曲线中存在明显的不对 称性,样品磁化强度随温度的变化曲线表明,这种现象可能来源于 样品中 fccFe过渡层低温下发生的反铁磁性转变。


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