[發(fā)明專利]一種鐵磁/反鐵磁多層膜釘扎材料及其制備方法

無效

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• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN101834053A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代波;蔣慶林;邢永燕
• 申請（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號: H01F10/32
• 分類號: H01F10/32;H01F10/10;H01F41/14
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自旋交換耦合的多層磁性薄膜及其制備方法，涉及一種鐵磁/反鐵磁多層膜釘扎材料及其制備方法。該釘扎材料適用作磁電子學(xué)器件中的元件、可直接應(yīng)用于自旋閥和磁性隧道結(jié)。

背景技術(shù)

反鐵磁材料在磁電子學(xué)或者自旋電子學(xué)的元器件中，主要用作為釘扎層，其最基本的要求是有大的交換各向異性和高的熱穩(wěn)定性，以使該體系有高的Blocking溫度和大的釘扎場，但現(xiàn)有技術(shù)中的反鐵磁釘扎材料往往不能同時(shí)比較好地滿足這兩個基本條件。

正如反鐵磁對鐵磁的交換偏置作用可以增強(qiáng)鐵磁顆粒的熱穩(wěn)定性一樣，反鐵磁與鐵磁的交換耦合作用也可以增強(qiáng)反鐵磁顆粒的熱穩(wěn)定性。R.Mattheis和K.Steenbeck曾把CoFe/Ru/CoFe人工反鐵磁與NiFe/IrMn交換偏置體系中的IrMn相耦合，利用CoFe/Ru/CoFe的單軸各向異性提高了IrMn的熱穩(wěn)定性，他們發(fā)現(xiàn)IrMn為1.2nm時(shí)交換偏置的Blocking溫度從110K增加到了360K。不過這項(xiàng)工作并沒有說明IrMn熱穩(wěn)定性的增強(qiáng)與人工反鐵磁耦合強(qiáng)度以及人工反鐵磁中鐵磁層的關(guān)系。另外，本申請的發(fā)明人在研究工作中發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)腗n摻入到CrPt釘扎體系的界面時(shí)，可以使熱穩(wěn)定性獲得很大提高，我們認(rèn)為這是由于在界面形成了與CrPt結(jié)構(gòu)相似的反鐵磁(Cr1-δMnδ)Pt，這兩種相似的反鐵磁產(chǎn)生交換耦合，從而在整個交換偏置體系中，結(jié)合了(Cr1-δMnδ)Pt很強(qiáng)的交換各向異性和CrPt非常好的熱穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了理想的釘扎效果：Blocking溫度Tb～600℃和交換各向異性能Jex～0.48erg/cm²。相似地，把兩種或幾種常用的反鐵磁釘扎材料，通過適當(dāng)?shù)拇钆洌c不同鐵磁材料耦合起來作為一種釘扎系統(tǒng)也可能會有更優(yōu)越的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鐵磁/反鐵磁多層膜釘扎材料及其制備方法。從而實(shí)現(xiàn)鐵磁與反鐵磁材料(比如FeMn、NiO、IrMn、NiMn、PtMn或PdMn等)通過界面耦合使其熱穩(wěn)定性及相應(yīng)的釘扎性能更加優(yōu)越。

本發(fā)明的內(nèi)容是：一種鐵磁/反鐵磁多層膜釘扎材料，其特征是包括：

一基片(基片材料選自硅或玻璃中的一種)，和在基片上依次設(shè)置的

一緩沖層，用于誘導(dǎo)織構(gòu)的反鐵磁層；

一鐵磁層(I)，設(shè)置于緩沖層上；

一反鐵磁層，設(shè)置于鐵磁層(I)上；

一鐵磁層(II)，設(shè)置于反鐵磁層上；以及

一設(shè)置于鐵磁層(II)上的的保護(hù)層(用于防止磁性材料被氧化)。

本發(fā)明的內(nèi)容中：所述反鐵磁層為錳系反鐵磁材料FeMn、NiMn、PtMn、PdMn或IrMn等中的一種。

本發(fā)明的內(nèi)容中：所述鐵磁層(I)為硬磁材料SmCo、FePt等中的一種；所述的鐵磁層(II)為軟磁材料NiFe、Co或CoFe等中的一種。

本發(fā)明的內(nèi)容中：所述的鐵磁/反鐵磁多層膜釘扎材料的制備方法，其特征是包括以下步驟：

a、采用真空沉積法，在基片上依次鍍上緩沖層、鐵磁層(I)、反鐵磁層、鐵磁層(II)和保護(hù)層，即制得釘扎材料的半成品；

b、將該釘扎材料的半成品，在一平行于樣品易軸方向的普通磁場強(qiáng)度的外加磁場下進(jìn)行真空退火，退火后即獲得成品。

所述鐵磁/反鐵磁多層膜釘扎材料的制備方法中：

所述步驟a的真空沉積法鍍(膜)層時(shí)，本底真空氣壓優(yōu)于10^-4Pa，且惰性氣氛下的沉積工作氣壓為0.1～0.8Pa；

所述步驟b中的退火工藝的退火溫度為350～650℃、退火時(shí)間為0.5～5.0小時(shí)、本底真空優(yōu)于10^-3Pa。

本發(fā)明的另一內(nèi)容是：一種鐵磁/反鐵磁多層膜釘扎材料，其特征是包括：

基片(基片材料選自硅或玻璃中的一種)，和在基片上依次設(shè)置的

緩沖層，用于誘導(dǎo)織構(gòu)的反鐵磁層；

第一鐵磁層，設(shè)置于緩沖層上；

第一反鐵磁層，設(shè)置于第一鐵磁層上；

第二鐵磁層，設(shè)置于第一反鐵磁層上；

第二反鐵磁層，設(shè)置于第二鐵磁層上；以及

設(shè)置于第二反鐵磁層上的保護(hù)層(用于防止第二反鐵磁層被氧化)。