• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Влияние давления на магниторезистивные свойства

Результаты экспериментальных исследований показывают, что относительное магнетосопротивление многослойных пленок зависит от давления. Предполагается, что при высоком давлении изменяется структура шероховатостей межслойных областей и с повышением давления уменьшается эффективная толщина медных слоев. Для проведения эксперимента ионно-лучевым способом напылялись многослойные кобальт/медные образцы [Со (1,08 нм)/Сu (τ)]15 двух серий: одна из них с медными слоями толщиной τ= 0,98 нм,адругая- c τ = 1,17нм. Многослойная структура Со/Сu формировалась при последовательном осаждении слоев кобальта и меди на буферный слой железа толщиной 5 нм, предварительно напыленный на плоскость (100) монокристаллической кремниевой подложки. Высокое давление - вплоть до 2,2 ГПа - создавалось с помощью специальной гидравлической установки. Относительное магнетосопротивление ∆р/р определялось при низкой (4,2 К) и комнатной температурах.

Максимальное значение ∆р/р при температуре 4,2 К для многослойных пленок Со/Сu с медными слоями толщиной 0,98 и 1,17 нм соответственно равно 39,2 и 31,3%. При комнатной температуре максимум Др/р для пленок Со/Сu с τ = 0,98 нм составлял около 24%. Для пленок с τ = 0,98 нм наблюдался первый максимум колоколообразной кривой зависимости относительного магнетосопротивления от толщины медных слоев. Значение ∆р/р = 31,3% для τ = 1,17 нм находилось на правой ветви данной кривой. Второй максимум зависимости ∆р/р =f(τ) получен для τ — 2,2 нм. Для температуры 4,2 К и комнатной он соответственно равен около 20 и 12%.

Для кобальт/медных образцов с медными слоями толщиной 0,98 и 1,17 нм определялась зависимость относительного магнетосопротивления от давления при разных температурах: 4,2; 77 К и комнатной. С повышением давления от 0 до 2,2 ГПа для многослойных образцов с τ = 0,98 нм относительное магнетосопротивление ∆р/р плавно уменьшалось от 39,2 до 36 %. При этом также уменьшалась величина Др/р и при температуре 77 К, и комнатной. Так, с увеличением давления от 0 до 0,7 ГПа величина ∆р/р уменьшилась примерно от 24 до 23%.

Совершенно другой характер зависимости относительного магнетосопротивления от давления наблюдался для многослойных образцов с медными слоями толщиной 1,17 нм. Для них с повышением давления величина ∆р/р возрастала почти по линейному закону при всех температурах: 4,2; 77 и комнатной. Относительное магнетосопротивление при 4,2 К с возрастанием давления от 0 до 2 ГПа увеличилось приблизительно на 7% (от 31 до 38%), а при комнатной температуре оно незначительно возросло - от 15 до 15,1% - с увеличением давления от 0 до 0,7 ГПа. Данные результаты свидетельствуют о том, что с повышением температуры зависимость относительного магнетосопротивления от давления проявляется в меньшей степени. Предполагается, что это влияние давления на магнетосопротивление обусловливается двумя факторами, первый из которых приводит к изменению удельного электрического сопротивления в магнитном поле, т.е. величины ∆р, а второй характеризует удельное электрическое сопротивление р в магнитном поле насыщения. Первый фактор определяет часть удельного электрического сопротивления, зависящую от ориентации спинов, а второй - не зависящую от нее.

Для экспериментального подтверждения такого предположения определялись при температуре 4,2 К зависимости величин р и ∆р от давления для многослойных кобальт/медных образцов. С повышением давления от 0 до 2,2 ГПа для образцов Со/Сu с τ = 0,98 нм удельное электрическое сопротивление р уменьшилось почти на 2,6%, тогда как для образцов Со/Сu с τ = 1,17 нм оно изменилось незначительно. При том же повышении давления величина Др для образцов с τ = 0,98 нм монотонно уменьшилась примерно от 10,1 до 9,3 мкОм*см, для образцов Со/Сu с τ = 1,17 нм плавно возросла приблизительно от 6,6 до 8,0 мкОм*см. Такие экспериментальные результаты можно объяснить изменением при давлении структуры магнитных неоднородностей и шероховатостей межслойных областей многослойных материалов, которые существенно влияют на их магниторезистивные свойства.

Результаты экспериментальных исследований показывают, что магниторезистивные свойства многослойных пленок с медными слоями зависят от концентрации магнитной фазы в межслойных областях. Многослойные пленки с различной концентрацией магнитной фазы можно получить, например, при их электроосаждении в результате изменения плотности электрического тока. Так, при изменении плотности тока от 0 до 15 мА/см2 концентрация кобальта в многослойном образце Со/Сu возрастает примерно от 0 до 80%, при этом она зависит от формы импульса тока при электроосаждении. Для электроосажденных пленок [Со(0,9 нм)/Сu(1,4 нм)]50 с обогащенными кобальтом магнитными слоями максимальное относительное магнитосопротивление составляет около 16%. Измерения производились при комнатной температуре в магнитном поле около 1600 кА/м.

Сравнительно большая величина относительного магнетосопротивления - около 27,8% - получена для пленок с медными слоями, имеющих многослойную структуру a-Fe2O3(50 нм)/Со(2 нм)/ Сu(2 нм)/Со(5 нм)/Сu(2 нм)/Со(2 HM)/a-Fe2O3(50 нм). Такая структура формировалась магнетронным последовательным осаждением материалов слоев на полированную поверхность (110) кристалла а-Аl2O3. Первоначальное давление в камере составляло около 10-6 Па. После осаждения многослойные пленки подвергались термической обработке при температуре 200 °С в течение 30 мин. Термообработка производилась во внешнем магнитном поле.

Таким образом, магниторезистивные свойства многослойных пленок с медными слоями зависят прежде всего от условий их осаждения, давления, температуры, концентрации магнитной фазы и других факторов, при изменении которых можно сформировать магниторезистивные элементы высокочувствительных преобразователей с заданными параметрами.

Мультимедийная среда

В 90-е годы XX в. на базе персональных компьютеров созданы мультимедийные системы. Мультимедиа - это объединение нескольких...

читать далее

Понятие литографии

Современная технология интегральных схем включает следующие операции. Вначале верхний слой кремниевой пластины...

читать далее

Попытки создания квантового компьютера

Основные проблемы создания квантового компьютера вытекают из его природы: чтобы решить какую-либо задачу, необходимо...

читать далее