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


Пермаллойсодержащие туннельные материалы

В последние годы внимание исследователей и разработчиков высокочувствительных магниторезистивных преобразователей привлекают многослойные тонкопленочные материалы с необычной структурой: ферромагнитный металл-диэлектрик-ферромагнитный металл. В таких материалах образуется туннельный переход, и их относительное магнетосопротивление может достигать не менее 25%. Изготовленные из них магниторезистивные элементы обладают сравнительно высокой чувствительностью. Благодаря таким свойствам данные материалы могут найти применение при изготовлении высокочувствительных элементов тонкопленочных преобразователей для регистрации магнитного поля, воспроизведения информации, записанной с высокой плотностью, и т.п.

Экспериментальные исследования показали, что относительное магнетосопротивление магниторезистивных образцов с туннельным переходом зависит от термической обработки. Исследовались тонкопленочные образцы с многослойной структурой: NiFe(17,1 нм)/Со(3,3 нм)/АlO(1,6 HM)/Co(3,3)/NiFe(17,1 HM)/FeMn(45,0 нм)/ NiFe(8,6 нм). Такая структура формировалась на термически окисленной кремниевой подложке. Тонкопленочный слой FeMn осаждался высокочастотным напылением, а остальные - магнетронным. Изолирующий слой АlO наносился на нижний магнитный слой при окислении алюминия в атмосфере кислорода в течение 35 с. Многослойные образцы подвергались термической обработке при давлении около 1,3*10-3 Па в течение одного часа во внешнем магнитном поле 80 кА/м. Измерения проводились при комнатной температуре.

Результаты измерений показали, что при изменении температуры отжига Та от 200 до 350 °С относительное магнетосопротивление ∆р/р достигает максимума, равного примерно 15% при 300 °С (рис. 8.23, кривая 1). При этом электрическое сопротивление R туннельного перехода составляет примерно 5 Ом*мм2 (рис. 8.23, кривая 2). Предполагается, что на зависимость относительного магнетосопротивления от температуры отжига влияют параметры туннельного перехода, которые изменяются при термической обработке.

При экспериментальном исследовании магниторезистивных образцов с изолирующими слоями Аl2O3 и AlN выявлена зависимость относительного магнетосопротивления ∆р/р от напряжения смещения и температуры отжига. Тонкопленочный слой Аl2O3 формировался магнетронным осаждением алюминия до толщины 1-2 нм при давлении 4*10-4 Па с последующим плазменным окислением осажденного алюминиевого слоя в течение 1,5-4,0 мин в атмосфере кислорода при парциальном давлении около 6,5*104 Па. Изолирующий слой A1N толщиной 1,5-4,0 нм осаждается при маг- нетронном напылении алюминия в атмосфере смеси газов Ar(50%),N2. Исследуемые образцы содержали магнитные слои толщиной 3-12 нм, осажденные из сплавов NiFe, CoFe и Со, а также слои из MnRh и ТbСо толщиной 15-18 нм для обеспечения обменного взаимодействия.

Многослойная структура магниторезистивного образца с туннельным переходом, образованным изолирующим слоем Аl2O3, - Та(8 HM)/NiFe(6 HM)/MnRh(15 HM)/NiFe(5 HM)/CoFe(2 нм)/А1203(2 нм)/ CoFe(12 нм). Аналогичная структура для образца с туннельным слоем AlN - Та(8 HM)/NiFe(10 HM)/A1N(20 НМ)/СО(12 нм).

Проведенные при комнатной температуре измерения показали, что относительное сопротивление ∆р/р для образцов со слоем Аl2O3 достигает примерно 24% и равно 1,5% для образцов с изолирующим слоем A1N. С возрастанием напряжения смещения величина ∆р/р для обоих видов образцов существенно уменьшается. Такая зависимость, по-видимому, обусловливается ослаблением влияния туннельного перехода с повышением напряжения смещения.



Рис. 8.23. Магниторезистивная (1) и электрическая (2) характеристики


Технологии и фундаментальные знания

Технология - совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья или полуфабрикатов...

читать далее

Начало развития твердотельной электроники

Толчком для развития твердотельной электроники послужили долгое время необъяснимые физические загадки, называемые...

читать далее

В последнее время широко используется силицидная технология, включающая операцию осаждения тонкого слоя титана...

читать далее