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自1988年在Fe/Cr多层膜中发现巨磁电阻(GMR)效应以来,由于其内在的物理机制和广泛的应用背景一直吸引着人们的注意。大量的研究表明,磁性金属多层膜的磁、电输运性质与其微结构密切相关。因此,磁性金属多层膜微结构与性能关系的研究对于探讨巨磁电阻效应的物理机制和应用都是非常重要的。
在论文工作中,进行了以下几个方面的研究:
(1)、研究了Co90Fe10/Cu和Ni70Co30/Cu磁性金属多层膜的界面微结构随退火温度的变化及其对GMR效应退化的影响。结果显示,退火前,两种多层膜的界面已经发生扩散。285℃退火后,Ni70Co30/Cu多层膜的界面扩散变得严重,而Co90Fe10/Cu多层膜的界面没有发生变化。X射线漫散射测量表明,退火前后Co90Fe10/Cu多层膜的横向关联长度和分形指数没有发生改变,而Ni70Co30/Cu多层膜则发生了显著的改变。根据界面结构分析认为,Cu系GMR多层膜的GMR效应退化主要是由于界面处原子层间的相互扩散造成。
(2)、研究了表面活性剂Ag对Ni70Co30/Cu巨磁电阻多层膜生长以及温度稳定性的影响。结果表明,在界面处表面活性剂Ag的加入能有效地抑制退火后Cu在界面处的扩散,有利于界面处平滑地生长,也导致Ni70Co30/Cu多层膜具有更好的温度稳定性。
(3)、研究了不同Cr成分的(Ni81Fe19)100-xCrx种子层对NiFe/PtMn双层膜的微结构以及交换偏置的影响。结果表明,(Ni81Fe19)100-xCrx种子层中Cr成分为40%时,能引诱PtMn强的(111)织构以及大的晶粒尺寸,但不利于退火后PtMn反铁磁L10有序相的形成,导致低的交换偏置场。Cr成分为34%和50%时,PtMn的(111)织构很弱,对应的晶粒尺寸也小,但有利于退火后PtMn形成很好的反铁磁L10有序相,从而产生了高的交换偏置场。