【摘 要】
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利用金属掩膜法,优化了制备磁性隧道结的实验和工艺条件,同时利用狭缝宽度为100μm的金属掩膜直接制备出室温磁电阻比值为41.5﹪的磁性隧道结,其结电阻为1.87Ω,结电阻和结面积的积矢为1.87×10Ωμm,自由层的偏转场为6.2Oe,并且在外加磁场4.6和6.2Oe之间时室温磁电阻比值从0.5﹪跳跃增加到33.5﹪,磁场灵敏度达到20.6﹪/Oe.结果表明,这种金属掩膜法制备的磁性隧道结可用于磁
【机 构】
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中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室(北京)
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利用金属掩膜法,优化了制备磁性隧道结的实验和工艺条件,同时利用狭缝宽度为100μm的金属掩膜直接制备出室温磁电阻比值为41.5﹪的磁性隧道结,其结电阻为1.87Ω,结电阻和结面积的积矢为1.87×10<4>Ωμm<2>,自由层的偏转场为6.2Oe,并且在外加磁场4.6和6.2Oe之间时室温磁电阻比值从0.5﹪跳跃增加到33.5﹪,磁场灵敏度达到20.6﹪/Oe.结果表明,这种金属掩膜法制备的磁性隧道结可用于磁敏传感器件.
其他文献
用熔体快淬+晶化处理的方法制备了不同Dy含量的(Nd,Dy)(Fe,Co,Nb,Ga)B/α-Fe纳米复合材料,用差动(扫描)分析(DSC)、X-射线衍射(XRD)、透镜电镜(TEM)等研究了样品的晶化过程及微结构,用振动样品磁强计(VSM)测量了磁性能.实验结果表明:硬磁性相的晶化温度随Dy含量的增加逐渐升高,在最佳热处理条件下,矫顽力随Dy含量的增加首先有较大的提高,在Dy含量x>0.8以后增
用熔体快淬和晶化处理的方法制备了Nd(FeGaCoNb)B/α-Fe纳米复合材料,研究了晶化热处理温度和时间对材料磁性能的影响.结果表明,NdFeGaCoNbB纳米复合材料的磁性能随热处理条件而变化,低温长时间和高温短时间热处理样品的磁性能相当.
双相纳米晶永磁材料是近几年发展起来的一种新型永磁材料,本文采用快淬法制备出成分为NdFe CoCu ZrNbB和NdFe CoCu NbZrCrB的双相纳米晶永磁材料,并加入粘结剂后制成粘结磁体,研究其磁性热稳定性和抗氧化性能.结果发现,两种双相纳米晶磁体都具有较好的抗氧化性能和在一定温度处理后较少的磁通损耗,其中加入合金元素Cr后效果尤为明显.
本文运用1000KV超高压电镜和Mossbauer谱仪结合磁测量,研究了含Nb钕铁硼永磁体的纳米晶粒微观结构与磁性,得出:Nb进入e.c晶位,减少面各向异性,提高单轴各向异性是提高矫顽力原因之一;观察到FeNb,是MgMn、结构,在晶界,提高对畴壁的钉扎力,过量的Nb加入,会破坏主相NdFeB,使合金的磁性下降.
根据实验数据,我们构造了接近实际纳米永磁PrFeB的样品,用微磁学有限元法进行了模拟计算.计算结果表明,晶界处各向异性的下降会导致矫顽力降低、剩磁增加,而晶界处交换作用常数的减小则会使剩磁降低、矫顽力增加;通过对实验样品的模拟研究发现,晶界处各向异性和交换作用常数的共同下降能够同时拟合出真实的矫顽力和剩磁.模拟计算与实验在退磁曲线形状上的差距则说明,我们的模拟还存在不足.
用熔体快淬法制备了PrFeB/α-Fe纳米复合的永磁样品.测量了样品的起始磁化、反磁化过程,矫顽力和剩磁与最大应用外场的关系,以及样品的磁粘滞性.经分析认为材料的矫顽力主要由非均匀的钉扎机制决定,但由于交换硬化的软磁相的可逆转动使得这种反磁化机制不同于单相永磁材料的钉扎行为.磁粘滞性表明热激活主要源于硬磁相的不可逆磁化行为.
用微磁学有限元法研究了正分配比纳米晶PrFeB磁体不同温度退磁曲线,得出了相对剩磁J/J和矫顽力μH同温度的关系,并同实验结果进行比较,与实验符合得很好.
畴壁钉扎模型的矫顽力可以表示为H(T)= α2K/M-NM,本文计算了微结构参数α随面缺陷内磁性参数A′和K′的变化情况,结果表明αFeB磁体晶界的磁性参数和厚度对α的影响,当A′/A=0.5,K′/K=0.1时,晶界厚度r=3.3nm时,α最大.对于复相NdFeB+α-Fe磁体,当α-Fe晶粒尺寸r=7.0nm时,α最大.
研究了Pr-Co-Cu-Ti高温磁体的相结构和磁性.X射线衍射分析表明,高Cu含量样品经均匀化处理后形成单一的1:7相,再经时效处理后转变为1:5相和2:17相两相共存.磁性测量表明,这种材料的矫顽力随温度的变化具有反常的温度系数.并发现Cu的含量极大的影响着样品的矫顽力以及矫顽力随温度的变化.对这种材料的矫顽力机制进行了深入的分析.
通过优化制备磁性隧道结的实验和光刻工艺条件,制备出具有室温高磁电阻和低电阻的高质量磁性隧道结,300℃退火前后其室温磁电阻比值、结电阻、结电阻和结面积的积矢及自由层的偏转场分别达到22﹪和50﹪、31和41Ω、3100和4100Ωμm、26和23.5Oe.退火前外加磁场在21.3和26.0 Oe之间增加时室温磁电阻比值从4.5﹪跳跃增加到20.6﹪,磁场灵敏度达到3.4﹪/Oe;300℃退火1小时