NiFeSiMn/Mo/Cu/NiFeSiMnMo多层膜的非线性巨磁阻抗效应

论文摘要

近年来,巨磁阻抗效应的发现及其在磁传感器、磁记录头等方面可喜的应用前景引起了科学家的广泛兴趣。到目前为止,研究主要集中在Co基非晶和Fe基纳米晶材料,关于Ni基的坡膜合金有少量的报到。最近研究表明,由软磁合金层包覆着高导电率金属层的多层膜在GMI效应方面同单层膜相比具有频率低、变化率大的优点,成为研究GMI效应的一种新型结构。 我们研究了单层膜的磁特性,在基底的横向施加了400Oe的磁场,提高了膜的各向异性。在真空条件下290℃加15Oe磁场退火4小时后,样品软磁性能得到较大改善。比较了退火前后的磁滞曲线和X射线衍射,得出了退火后样品的磁特性明显好于制备态的、矫顽力小、起始磁化率也好、饱和磁化强度高。 我们研究用蒸镀法制备NiFeSiMnMo/Cu/NiFeSiMnMo多层膜的巨磁阻抗效应,在502nm厚的Si片上镀膜,经过290℃退火4小时后,得到GMI效应优异的多层膜。 研究了GMI效应和频率的关系,频率分部从100Hz到13MHz,GMI比开始随着频率的增加而增加,在非常低的频率3MHz达到最大14.9%。接着随着频率的增加而减少。在横向和纵向分别研究了GMI效应,纵向的GMI比明显优于横向的。 我们用简单的半桥式电路,研究了传感器的电压和外加磁场的变化关系。电压比ΔV/V最大能达到43.5%。 采用蒸镀法在康宁玻璃基片上制备NiFeSiMnMo/Cu/NiFeSiMnMo多层膜,对制备态样品的软磁性能和多层膜的非线性巨磁阻抗效应随磁性层厚度的变化关系进行了实验与机理分析,结果表明,经过退火后得到性能优良的坡莫合金材料,巨磁阻抗效应的最大值随磁性层NiFeSiMnMo的厚度增加而增加。横向磁阻抗灵敏度和纵向磁阻灵敏度抗分别达到最大值8.9%Oe-1和3.9%Oe-1。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1. 文献综述
• 1.1 GMI传感器
• 1.2 影响多层膜的 GMI效应的因素
• 1.2.1 磁性材料的影响
• 1.2.2 导电层的影响
• 1.2.3 铁磁层几何尺寸的影响
• 1.2.4 Cu层的宽度的变化的影响
• 1.2.5 绝缘层隔离的改善
• 1.2.6 工艺的影响
• 1.3 多层膜巨磁阻抗理论的计算
• 1.3.1 层状薄膜的基本理论
• 1.3.2 尺寸的影响
• 2. 样品的制备和测试方法
• 2.1 真空蒸镀
• 2.2 磁控溅射
• 2.3 基片的洗涤方法
• 2.3.1 玻璃基片的清洗过程
• 2.3.2 硅基片的清洗过程
• 2.4 振动样品磁强计
• 2.5 多层膜结构的 X射线衍射分析
• 2.6 样品的退火处理
• 2.7 薄膜厚度的测量
• 2.8 巨磁阻抗的测量
• 3. 实验内容
• 3.1 NIFeSiMnMo/Cu/NiFeSiMnMo多层膜的非线性 GMI效应
• 3.1.1 实验方法
• 3.1.2 实验结果和讨论
• 3.1.3 结论
• 3.2 磁性层厚度对多层膜非线性 GMI效应的影响
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 实验结果和讨论
• 3.2.3 结论
• 参考文献
• 致谢