[發明專利]一種用于磁敏傳感器的磁性納米多層膜及其制造方法

有效

• 申請號: 201010195799.6
• 申請日: 2010-06-01
• 公開（公告）號: CN102270736A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 馬勤禮;劉厚方;韓秀峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/12;G01R33/09
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

1.一種用于磁敏傳感器的磁性納米多層膜，由下至上依次包括：

基片；

底層；

參考磁性層；

中間層；

探測磁性層；和

覆蓋層；

其中所述參考磁性層具有釘扎結構，用于將探測磁性層磁矩轉動的信息轉化成電信號，所述探測磁性層具有釘扎結構，用于感應被探測磁場。

2.根據權利要求1所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述釘扎結構包括間接釘扎結構，該間接釘扎結構包括反鐵磁性層(AFM)/第一鐵磁性層(FM1)/非磁性金屬層(NM)/第二鐵磁性層(FM2)，或者包括反鐵磁性層(AFM)/非磁性金屬層(NM)/鐵磁性層(FM)。

3.根據權利要求1所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述釘扎結構包括直接釘扎結構，所述直接釘扎結構包括反鐵磁性層(AFM)/鐵磁性層(FM)。

4.根據權利要求2或3所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述探測磁性層中反鐵磁性層的交換偏置強度低于所述參考磁性層中反鐵磁性層的交換偏置強度。

5.根據權利要求4所述的磁性納米多層膜，其特征在于，當所述上、參考磁性層均采用間接頂扎結構時，所述探測磁性層中反鐵磁性層的布洛赫溫度低于所述參考磁性層中反鐵磁性層的布洛赫溫度。

6.根據權利要求2或3所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述探測磁性層和所述參考磁性層的反鐵磁性層由不同反鐵磁性材料制成，或由厚度不同的同一反鐵磁性材料制成。

7.根據權利要求6所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述反鐵磁性材料包括具有反鐵磁性的合金或氧化物。

8.根據權利要求7所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述反鐵磁性的合金包括Pt-Mn、Ir-Mn、Co-Cr-Mn、Fe-Mn和Ni-Mn，厚度為3～30nm；所述反鐵磁性的氧化物包括CoO、NiO，厚度為5～50nm。

9.根據權利要求2或3所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述探測磁性層和所述參考磁性層中的非磁性金屬層(NM)采用Cu、Cr、V、Nb、Mo、Ru、Pd、Ta、W、Pt、Ag、Au或其合金制成，厚度為0.1～5nm。

10.根據權利要求2或3所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述鐵磁性層(FM)、第一鐵磁性層(FM1)和第二鐵磁性層(FM2)由鐵磁性金屬或其合金制成，厚度為1～20nm；或由稀磁半導體材料或半金屬材料制成，厚度為2.0～50nm。

11.根據權利要求10所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述鐵磁性金屬包括Co、Fe、Ni，所述鐵磁性金屬的合金包括Co-Fe、Co-Fe-B、NiFeCr或Ni-Fe，所述稀磁半導體材料包括GaMnAs或Ga-Mn-N，所述半金屬材料包括Co-Mn-Si、Co-Fe-Al、Co-Fe-Si、Co-Mn-Al、Co-Fe-Al-Si、Co-Mn-Ge、Co-Mn-Ga、Co-Mn-Ge-Ga、La_1-xSr_xMnO₃或La_1-xCa_xMnO₃，其中0＜X＜1。

12.根據權利要求1所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述中間層包括非磁性金屬層或絕緣勢壘層。

13.根據權利要求12所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述非磁性金屬層采用Cu、Cr、V、Nb、Mo、Ru、Pd、Ta、W、Pt、Ag、Au或其合金制成，厚度為1～5nm。

14.根據權利要求12所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述絕緣勢壘層采用AlO_x、MgO、MgZnO、AlN、Ta₂O₅、ZnO、HfO₂、TiO₂、Alq₃、LB有機復合薄膜、GaAs、AlGaAs、InAs制成，厚度一般在為0.5～5nm。

15.根據權利要求1所述的磁性納米多層膜，其特征在于，所述底層包括由非磁性金屬層制成的單層或多層薄膜，厚度為3～50nm。