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


Железосодержащие туннельные материалы

Сравнительно большим относительным магнетосопротивлением (около 35 %) обладают тонкопленочные материалы FeCo/Аl2O3/Fe с туннельным переходом. Многослойная структура FeCo/Аl2O3/Fe формировалась двумя способами: молекулярной эпитаксией и ионно-лучевым осаждением, при котором ионный ток в атмосфере аргона при давлении 1,33*10-5 Па составляет 30 мА, а напряжение - около 1000 В. Температура подложки поддерживалась постоянной - примерно 30 °С. Давление в камере при молекулярной эпитаксии - не более 6,5*10-9 Па, а температура подложки при осаждении железного и алюминиевого слоев составляла 500 °С. Слой FeCo напылялся на подложку с температурой 60 °С. Напыление осуществлялось на полированные кристаллографические поверхности (001) стекла MgO и (1120) сапфира. Диэлектрический слой толщиной от 1 до 3 нм формировался при окислении алюминия и при распылении материала Аl2O3. При осаждении каждого слоя использовались металлические маски, задающие его форму, в виде прямоугольных полос. Вначале на поверхность подложки осаждались две пары взаимно перпендикулярных золотых полос, сопряженных попарно с нижним магнитным слоем Fe и верхним FeCo-слоем. Затем на контактные полосы наносился слой железа в виде прямоугольной полосы, края которой покрывали частично две расположенные друг против друга контактные полосы. Затем поверх слоя железной полоски осаждался слой алюминия в виде прямоугольной полосы, перпендикулярной напыленной полосе железа. После окисления алюминиевой полосы напылялась полоса FeCo, которая покрывала частично края другой пары контактных полос. В другой разновидности многослойных образцов на оксидированный слой алюминия наносился слой Аl2O3 в виде полосы с разрывом в середине, т.е. состоящей из двух ступенчатых полосок, расположенных под верхним магнитным слоем FeCo.

Результаты измерений показали, что наибольшая величина относительного магнетосопротивления (до 35 %) достигается при комнатной температуре в многослойном образце FeCo/Аl2O3/Fe при формировании туннельного перехода с помощью диэлектрического слоя Аl2O3, осажденного непосредственно из А1203-материала ионно-лучевым способом, а не окислением предварительно осажденного слоя алюминия. Максимум относительного магнетосопротивления соответствует напряженности магнитного поля около 4 кА/м. Поверхность нижних магнитных слоев железа, выращенных в результате молекулярной эпитаксии на монокристаллах MgO и сапфира, оказалась более шероховатой, чем при осаждении железных слоев ионно-лучевым способом на стеклянные подложки. Более ровная поверхность диэлектрического слоя получена при непосредственном осаждении его из Аl2O3-материала. Анализ спектра Мес- сбаура показал, что в нижнем слое Fe окислилось около 65%(ат.) железа, находящегося под слоем алюминия, подвергнутого окислению при температуре 50 °С в течение 48 ч на открытом воздухе. В то же время в другой разновидности многослойных образцов - с двумя полосами Аl2O3 В виде ступенек - регистрировались только две ферромагнитные фазы - Fe и FeCo.

Магнетосопротивление тонкопленочных материалов с многослойной структурой CoFe/AlO/CoFe зависит от процентного содержания кобальта в CoFe-слоях. Максимум относительного магнетосопротивления Ар/р (около 40%) достигнут для 75% содержания кобальта в магнитных слоях CoFe. При этом величина Ар/р не зависит от площади туннельного перехода в оксидированном слое алюминия. Однако электрическое сопротивление туннельного перехода линейно убывает от 104 до 10 Ом при возрастании площади туннельного перехода от 10 до 104 мкм2. Высота туннельного перехода имеет максимум (3 эВ) при 65% содержании кобальта и минимум (2 эВ) при 90% Со.

Относительное магнетосопротивление ∆p/p тонкопленочных образцов с многослойной структурой NiFe/Co/AlO/Co, сформированной при магнетронном напылении с осаждением слоя алюминия и последующего окисления в атмосфере аргона и кислорода, после термической обработки может достигать 35% при температуре 275 °С и давлении 10-4 Па в течение 1 ч во внешнем магнитном поле напряженностью 2600 А/м. Величина ∆p/p неотожженных образцов с той же многослойной структурой изменялась в пределах 12-20% для разных площадей туннельного перехода от 10 до 104 мкм2. При этом какая-либо зависимость Ар/р от площади туннельного перехода не выявлена.

В результате экспериментальных исследований установлено: относительное магнетосопротивление тонкопленочных образцов Fe-Pb-О с туннельным переходом достигает примерно 9,5% при комнатной температуре. Эти образцы осаждались при магнетронном распылении порошкообразной мишени, состоящей из мелких частиц Fe и РЬ, представляющих собой однородную Fe-Pb-смесь. При таком осаждении получается метастабильный сплав Fe-Pb. Напыленные тонкопленочные образцы подвергались термическому отжигу при температуре 400 °С в атмосфере аргона в течение 0, 5-5 ч.

Результаты измерений показали, что с возрастанием времени отжига с 0,5 до 5 ч удельное электрическое сопротивление р тонкопленочных образцов монотонно увеличивается от 5*10-5 до 10 Ом*см (рис. 8.21, кривая 1). Магнетосопротивление Др возрастает от 10-5 до 10 Ом*см (рис. 8.21, кривая 2). На кривой зависимости относительного магнетосопротивления ∆р/р от времени отжига t наблюдается максимум ∆р/р =9,5% для t=1 ч (рис. 8.22). Микроструктурный анализ показал, что с увеличением времени отжига формируется зона туннельного перехода между магнитными фазами тонкопленочного образца Fe-Pb-O с гранулированной структурой, что обусловливает сравнительно большую величину относительного магнетосопротивления.



Рис. 8.21. Электрическая и магниторезистивная характеристики тонкопленочного материала Fe-Pb-0
Рис. 8.22. Зависимость относительного магнетосопротивления от времени отжига образцов Fe-Pb-0


Интернет

Интернет

09.12.11

Развитие Интернета начинается с 1961 г., когда в США была создана экспериментальная сеть для оперативной передачи информации...

читать далее

Современные средства нанотехнологий

Принцип работы различных электронно-вычислительных машин, в том числе и персональных компьютеров, производимых на протяжении...

читать далее

Квантовые компьютеры

В модернизации элементной базы компьютеров, основанной на традиционном электронном принципе, есть фундаментальное...

читать далее