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一种基于多层磁性复合结构的各向异性磁电阻


技术摘要:
一种基于多层磁性复合结构的各向异性磁电阻,属于磁传感器技术领域。所述磁电阻包括基片,以及依次形成于基片之上的缓冲层薄膜、[NiFe/NiCo]n的多层薄膜和覆盖层薄膜,其中,n≥2。本发明采用[NiFe/NiCo]n的多层薄膜作为磁性层,通过相邻磁性层间界面的自旋相关散射,  全部
背景技术:
各向异性磁电阻效应(AMR,Anisotropic  Magnetoresistance)是指磁性材料的电 阻率会随着薄膜内部的磁矩方向和施加的电流方向的夹角的改变而变化。当磁性薄膜内部 磁矩的方向完全与测试电流方向平行时,薄膜电阻达到最大值R∥;当改变外磁场方向时,磁 矩方向也会随着改变,此时电阻率就会随之改变,磁矩垂直于电流方向时,电阻R⊥最小。各 向异性磁电阻的大小满足:R=R ΔRcos2⊥ θ,其中ΔR=R∥-R⊥,θ:电流方向与磁性层磁矩方 向的夹角。根据该机理,目前基于各向异性磁电阻效应的薄膜已经在传感器领域得以广泛 的应用。 在目前实现各向异性磁电阻效应的材料中,一般选用:Co、Ni、Fe等金属磁性材料 以及它们的合金。目前研究的薄膜结构大多基于单层薄膜,常见的有NiFe、NiCo等合金。对 于NiFe单层薄膜,其各向异性磁电阻效应常见的为2-3%,NiCo单层薄膜则能达到3-5%。虽 然NiCo材料具有比NiFe材料更佳的各向异性磁电阻变化率,但是由于其饱和场大于NiFe材 料,不利于传感器的应用,因此目前商业化的磁各向异性传感器多采用NiFe材料(其中各向 异性磁电阻的饱和场通常定义为磁电阻下降为最大值的90%时对应的磁场)。对于各向异 性磁电阻效应,其大小随着磁性层厚度的增加而增加,因此,在该类传感器制备初期为了保 证各向异性磁电阻效应能达到实际应用要求,一般通过薄膜制备技术制备~200nm左右厚 度的磁性薄膜获得各向异性磁电阻效应。而随着各向异性磁传感器的发展,为使器件能获 得更高的灵敏度、并减小器件的尺寸,降低磁性层厚度是其中一种常见的方法。但随着磁性 层厚度的降低,作为影响各向异性磁传感器灵敏度关键指标的磁电阻变化率会随厚度急剧 降低。目前,工业界希望各向异性磁电阻薄膜的磁电阻变化率在薄膜厚度降低到20~40nm 时还能达到>2%,饱和场能控制在20Oe以内。但对于常用的NiFe薄膜来说,目前的研究表明 当NiFe薄膜的厚度降低到40nm以下时,按常规方法制备的薄膜虽其饱和场小于20Oe但其各 向异性磁电阻的变化率却在~1%,而只有通过特殊缓冲层材料(如NiFeTa、NiFeNb等)、制 备工艺优化等方法才有可能将其磁电阻变化率提升到2%。而对于NiCo材料来说,由于其本 身磁电阻变化率就比NiFe材料的高一倍,当其厚度降低时磁电阻的变化率仍能保持在比同 厚度NiFe薄膜高的值。因此如能解决NiCo材料饱和场较大的问题,用其制备各向异性单元 则能满足目前降低薄膜厚度制备各向异性传感器的要求。
技术实现要素:
本发明的目的在于,针对
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