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


Зависимость магнетосопротивления от технологических параметров

Зависимость магнетосопротивления от технологических параметров
Магниторезистивные и структурные свойства многослойных пленок существенно зависят от технологических условий их формирования. Для исследования такой зависимости напылялись многослойные кобальт/медные пленки высокочастотным способом в атмосфере аргона при давлении 1,33 Па на стеклянные подложки, находящиеся под отрицательным напряжением смещения 0-50В. Скорость осаждения кобальтовых и медных слоев составляла соответственно 0,16-0,20 и 0,23-0,27 нм/с. Все многослойные образцы содержали 30 пар слоев Со/Сu и защитный слой толщиной 5 нм. Некоторые образцы напылялись на осажденном прямо на подложку буферном слое железа той же толщины, т.е. 5 нм. Кристаллографическая структура напыленных пленок определялась с помощью метода рентгеновской дифракции. Для измерения магнитных параметров использовался вибрационный магнитометр. При определении относительного магнетосопротивления ∆р/р магнитное поле ориентировалось в плоскости образцов и соответственно перпендикулярно и параллельно задающему току.

Рентгеноструктурные исследования показали, что кристаллическая текстура (111) становится более четкой с возрастанием напряжения смещения. При этом такая текстура преобладала в других видах наблюдаемой текстуры. Основные слои многослойных пленок (кобальтовые и медные) имеют преимущественно гранецентриро- ванную кубическую структуру с осями [111], ориентированными перпендикулярно плоскости пленки.

Отрицательное напряжение подложек способствует упорядочению кристаллитов и установлению когерентности кристаллографических плоскостей (111). При отрицательном смещении (-30 В) наблюдалась дифракция под небольшими углами, свидетельствующая о слоистой структуре напыленных пленок. При таком напряжении смещения замедляется процесс бомбардировки ионов аргона и тем самым создаются условия для эпитаксиального роста. Напыленные при данном смещающем напряжении многослойные пленки Со/Сu имеют минимальное удельное электрическое сопротивление, которое не зависит от толщины медных прослоек при ее изменении от 0,2 до 0,32 нм равно приблизительно 20 мкОм*см (измерения проводились в магнитном поле напряженностью 720 кА/м). При большем отрицательном напряжении, составляющем -50 В, и сравнительно малой толщине медных прослоек удельное электрическое сопротивление увеличилось примерно до 30 мкОм*см, а с возрастанием толщины медных слоев от 0,24 до 0,3 нм оно уменьшилось до 25 мкОм*см.

Толщина медных слоев существенно влияет на удельное электрическое сопротивление многослойных кобальт/медных пленок, напыленных при нулевом напряжении смещения подложек. С возрастанием толщины медных прослоек от 0,2 до 0,3 нм оно уменьшается почти по линейному закону примерно от 60 до 30 мкОм*см. Приведенные данные относятся к многослойным пленкам Со/Сu с одинаковой толщиной кобальтовых слоев - около 0,7 нм.

Кривые толщинной зависимости относительного магнетосопротивления ∆р/р имеют небольшие максимумы при толщине медных слоев, равной примерно 0,4 нм. Причем величина ∆р/р заметно больше при 110 К, чем при комнатной температуре. Такой характер толщинных зависимостей, полученных для многослойных пленок Со/Сu при нулевом напряжении смещения, сохраняется независимо от наличия буферного железного слоя и толщины кобальтовых слоев.

Для многослойных пленок Со/Сu, напыленных при напряжении смещения -30 В, проявляются осцилляции толщинной зависимости ∆р/р. Толщина медных прослоек 0,24, 0,36 и 0,48 нм соответствует максимумам толщинной зависимости ∆р/р, т.е. наблюдаются осцилляции с периодичностью 0,12 нм. Чем больше толщина прослойки, тем меньше величина максимума. Наибольший максимум - около 16% - соответствует температуре 110 К. При комнатой температуре первый максимум составляет приблизительно 12%. Толщина кобальтовых слоев многослойных пленок при температурных исследованиях не изменялась и, как в предыдущих измерениях, равнялась 0,7 нм. Увеличение отрицательного напряжения смещения подложки приводит к сглаживанию осцилляций толщинной зависимости относительного магнетосопротивления.

Полученные экспериментальные гистерезисные кривые зависимости относительного магнетосопротивления от напряженности внешнего магнитного поля позволяют судить о необратимых процессах, происходящих в многослойных пленках. Сравнивая гистерезисные кривые для многослойных пленок, осажденных в различных условиях, можно сделать вывод о том, что необратимые процессы наиболее видны в многослойных пленках, напыленных в отсутствии напряжения смещения.

Относительное магнетосопротивление около 52% можно достичь в сравнительно слабых полях - напряженностью до 7,2 кА/м - в железосодержащих многослойных пленках (Co9Fe/Cu)n при комнатной температуре. Такие пленки напылялись на кристаллографическую плоскость (110) монокристаллических подложек MgO. Напыление осуществлялось ионно-лучевым способом при разных ускоряющих напряжениях - от 300 до 1000 В. Начальное давление в камере составляло 6,6*10-5Па. Осаждение напыляемого материала производилось в атмосфере рабочего газа аргона при давлении 1,7*10-2 Па. Как показали результаты экспериментальных исследований многослойных пленок, относительное магнетосопротивление ∆р/р существенно зависит от ускоряющего напряжения V.

Начало развития вычислительных средств

Для облегчения физического труда еще с древних времен использовались разнообразные приспособления, механизмы и машины...

читать далее

Первый транзистор

В результате многочисленных экспериментов удалось изготовить образец, включающий границу перехода между двумя типами...

читать далее

В результате развития метода молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) разработаны технологии МПЭ с газовыми источниками...

читать далее