自旋阀结构多层膜的热稳定性研究

论文摘要

基于多层膜巨磁电阻材料的磁阻传感器现已得到广泛应用,特别是以自旋阀结构多层膜为代表的磁性多层膜已成功应用于计算机硬盘的读写磁头,但其可靠性和使用寿命受到了交换偏置双层膜及多层膜的热稳定性的制约。国内外众多学者针对交换偏置双层膜的热稳定性开展了卓有成效的研究工作,但均未涉及到自旋阀结构多层膜的热稳定性研究。为了更好地利用自旋阀结构多层膜的优异特性,本文开展了对其热稳定性的研究。本文采用磁控溅射法制备了结构为//Seed Ta / Co75Fe25 / Cu / Co75Fe25 / Ir20Mn80 / Cap Ta的多层膜。通过VSM、XRD等测试分析手段研究了负饱和场等待和温度对自旋阀结构多层膜的磁性能的影响,进而研究了自旋阀的热弛豫,其中着重分析了影响其热稳定性的主要因素及机理。研究结果表明:随着在负饱和场中等待时间的增加,在被钉扎层中出现了时间效应。交换偏置场Hex和被钉扎层的矫顽力Hcp随温度升高而单调减小;自由层的矫顽力先随温度升高而增大,达到225°C以后,随温度升高而迅速减小。在多个温度下进行负饱和场等待时,被钉扎层的交换偏置场单调减小,并且随温度升高而加速减小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 自旋阀结构多层膜的研究现状
• 1.1.1 多层膜的巨磁电阻
• 1.1.2 自旋阀结构的巨磁电阻
• 1.2 交换偏置的研究进展
• 1.2.1 影响交换偏置大小的因素
• 1.2.2 交换偏置的特征
• 1.2.3 交换偏置的机制
• 1.2.4 实现交换偏置常用的反铁磁材料
• 1.3 交换偏置双层膜的热稳定性研究现状
• 1.4 本课题的研究目的和意义
• 1.5 本课题的研究内容
• 第二章 实验原理与方法
• 2.1 实验原理
• 2.2 薄膜样品的制备
• 2.2.1 磁控溅射原理
• 2.2.2 薄膜样品的制备方法
• 2.2.3 基片洗涤方法
• 2.3 薄膜的结构与性能表征
• 2.3.1 薄膜结构的表征
• 2.3.2 薄膜磁性能的测量
• 2.4 本实验采用的实验设备和分析仪器
• 第三章 实验结果与讨论
• 3.1 负饱和场等待时间对自旋阀结构多层膜磁性能的影响
• 3.2 温度对自旋阀结构多层膜磁性能的影响
• 3.3 自旋阀结构多层膜的热弛豫
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文