• 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.

Вычислительные машины на базе электронных ламп

Новая модификация вычислительных машин на базе электронных ламп работала в тысячу раз быстрее. В основу разработки следующей...

читать далее

Создание модификаций транзистора

Совершенствование различных полупроводниковых приборов способствовало развитию микроэлектронных технологий...

читать далее

Мезоскопические структуры

В электронных приборах с размерами активных областей менее 100 нм начинают проявляться квантовые эффекты, так как размеры...

читать далее