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


Некоторые технологические особенности магнитнорезистивных материалов

Для улучшения свойств материалов и, следовательно, повышения чувствительности выполненных из них чувствительных элементов с относительно большим магнетосопротивлением можно использовать различные технологические способы: текстурирование, топологическое ослабление магнитного взаимодействия и оптимальное сочетание сплавных компонентов никеля, железа и кобальта в магнитных слоях. Для их отработки напылялись тонкопленочные многослойные образцы магнетронным способом на стекла и кремниевые подложки, покрытые диоксидом кремния. Магнитные слои кобальта, его сплавов и немагнитные слои меди либо серебра осаждались при комнатной температуре в атмосфере аргона высокой чистоты, составляющей 99,97%. Оптимальная мощность при напылении равнялась 100 Вт. Предварительное давление в камере не превышало 5-10-5 Па.

Измерения относительного магнетосопротивления тонкопленочных образцов показали, что его величина зависит от давления рабочего газа при напылении. Относительное магнетосопротивление определялось как приведенная к сопротивлению при насыщении разность между максимальным электрическим сопротивлением и сопротивлением при насыщении. При уменьшении давления аргона примерно от 0,38 до 0,26 Па относительное магнетосопротивление монотонно возрастало приблизительно от 7 до 18%. При давлении аргона ниже 0,26 Па возникают затруднения при стабилизации режима напыления. Поэтому осаждение тонкопленочных образцов проводилось при давлении около 0,26 Па, соответствующем наибольшему относительному магнетосопротивлению. Напылялось оптимальное число пар слоев Со/Си, равное 10. Для таких многослойных образцов при толщине медных слоев 2,5 нм относительное магнетосопротивление равно примерно 18%, а напряженность магнитного поля насыщения составляет не более 80 кА/м.

Первый слой многослойного образца (слой кобальта) напылялся непосредственно на подложку. Поле насыщения для данного образца примерно в 2 раза меньше, чем для такого же образца с буферным слоем железа толщиной 5 нм. Сравнительно высокое магнетосопротивление рассматриваемых образцов обусловливается не только оптимальной толщиной медных слоев (она соответствует более слабому, второму максимуму осциллирующей магниторезистивной характеристики), но и мелкодисперсной нанокристалличес- кой структуре, определенной технологическими условиями напыления.
Известно, что более высокую чувствительность обеспечивают многослойные материалы, содержащие пермаллоевые слои, разделенные медными или серебряными слоями. Стремление свести к минимуму остаточные внутренние напряжения, т.е. получить близкую к нулю магнитострикцию, привело к необходимости использования для напыления не пермаллоя NiFe, a NiFeCo, т.е. материала с небольшим содержанием кобальта.

Результаты эксперимента показали, что многослойные материалы NiFeCo/Cu позволяют достичь чувствительности около 2,5*10-3%/(А/м) и по сравнению с анизотропными магниторезистивными материалами примерно в 25 раз увеличить динамический интервал магнитного поля. Относительное магнетосопротивление многослойных пленок 76% Ni, 10% Fe, 14% Со/Сu составляет около 10%, а напряженность поля насыщения - примерно 5 кА/м. Термический отжиг при температуре 250 °С в течение 70 мин приводит к незначительному возрастанию поля насыщения и уменьшению относительного магнетосопротивления.

Таким образом, при определенных технологических условиях, оптимальных составе напыляемого материала и числе пар слоев можно получить многослойные пленки, обладающие неплохими магниторезистивными свойствами и удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к высокочувствительным элементам.

Обнаружение в конце 80-х годов XX в. гигантского магнетосопротивления многослойных тонкопленочных материалов послужило своеобразным импульсом для новой волны всесторонних исследований магниторезистивных свойств не только многослойных, но и других материалов с большим магнетосопротивлением. И если первые исследования носили в основном чисто фундаментальный, познавательный характер, то экспериментальные работы последнего времени направлены на выявление оптимальных физических и технологических условий формирования магниторезистивных материалов, применение которых обеспечит реальную модернизацию современных чувствительных приборов и устройств различного функционального назначения.

Унификация информационных технологий

Удовлетворение возрастающих потребностей общества при неуклонном росте народонаселения земного шара требует...

читать далее

Изучая свойства кристаллического детектора, наш соотечественник, выдающийся радиофизик О.В. Лосев (1903-1942), обнаружил на вольт-амперной...

читать далее

Создание слоев на интегральных микросхемах

Для формирования барьерных слоев все чаще используют тонкие пленки нитрида титана. Однако современная технология...

читать далее