[發(fā)明專利]各向異性可調制的磁性薄膜結構、磁敏傳感器及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110143364.1
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102810630A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設計）人: 余天;王文秀;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;H01L43/10;H01L43/12
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;鮑俊萍

1.一種磁各向異性在三維空間可調制的GMR或TMR磁性納米多層薄膜結構，依次包括：基片和其上的緩沖層，參考磁性層、中間層、探測磁性層和覆蓋層；其特征在于，所述參考磁性層利用了鐵磁層/非磁層界面誘導的垂直各向異性，通過調節(jié)參考磁性層中鐵磁層厚度使得其易磁化方向為面內，設為XY方向，或垂直膜面，設為Z方向。

2.根據(jù)權利要求1所述的磁性納米多層薄膜結構，其特征在于，當易磁化方向在面內時采用釘扎結構及誘導磁場生長的方式調制易磁化軸在面內的取向。

3.根據(jù)權利要求1所述的磁性納米多層薄膜結構，其特征在于，所述參考磁性層矯頑力Hc₁大于探測磁性層矯頑力Hc₂。

4.根據(jù)權利要求1所述的磁性納米多層薄膜結構，其特征在于，所述中間層是非磁性金屬層或絕緣勢壘層，其中，對應GMR磁性納米多層薄膜結構，所述中間層為非磁性金屬層，對應TMR磁性納米多層薄膜結構，所述中間層為絕緣勢壘層。

5.根據(jù)權利要求1所述的磁性納米多層薄膜結構，其特征在于，所述參考磁性層和探測磁性層可以由單一鐵磁層構成，也可以由是鐵磁層、反鐵磁層和非磁金屬層構成的直接或間接釘扎結構；所述直接釘扎是指反鐵磁材料層直接和鐵磁性層接觸FM/AFM，所述的間接釘扎是指在反鐵磁材料層和鐵磁性層之間插一層很薄的非磁性金屬層FM/NM/AFM或者插入復合層FM1/NM/FM11/AFM。

6.根據(jù)權利要求1所述磁性納米多層薄膜結構，其特征在于，所述鐵磁層的材料選自Co、Fe、Ni或者鐵磁性金屬合金材料，或者半金屬材料，按所需磁各向異性不同厚度在0.2～10nm變化。

7.根據(jù)權利要求6所述磁性納米多層薄膜結構，其特征在于，所述鐵磁性金屬合金薄膜選自CoFe、CoFeB、NiFeCr或NiFe，所述半金屬材料選自CoFeAl、CoMnAl、CoMnGe或CoMnGa。

8.根據(jù)權利要求1所述磁性納米多層薄膜結構，其特征在于，所述反鐵磁性材料選自PtMn、IrMn、FeMn、NiMn，或者選自具有反鐵磁性的氧化物，所述具有反鐵磁性的氧化物選自CoO或NiO，所述PtMn、IrMn、FeMn及NiMn的厚度為3～30nm，所述具有反鐵磁性的氧化物的厚度為5～50nm。

9.根據(jù)權利要求1所述磁性納米多層薄膜結構，其特征在于，所述非磁性金屬層選自Cu、Cr、V、Nb、Mo、Ru、Pd、Ta、W、Pt、Ag、Au或其合金，厚度為0.2～10nm。

10.根據(jù)權利要求1所述磁性納米多層薄膜結構，其特征在于，當所述中間層為勢壘時，選自AlO_x、MgO、Mg_1-xZn_xO、MgxAl_2/3(1-x)O、AlN、Ta₂O₅、ZnO、HfO₂、TiO₂無機氧化物，厚度為0.5～5nm，其中，對于AlO_x，0＜x＜3/2，對于Mg_1-xZn_xO及Mg_xAl_2/3(1-x)O，0＜x＜1；所述當中間層為非磁金屬時，選自Cu、Cr、V、Nb、Mo、Ru、Pd、Ta、W、Pt、Ag、Au金屬材料，厚度為0.2～10nm。

11.根據(jù)權利要求1所述磁性納米多層薄膜結構，其特征在于，所述緩沖層為電阻較大且與襯底緊密接觸的金屬材料，所述的緩沖層厚度為3～30nm。

12.根據(jù)權利要求11所述磁性納米多層薄膜結構，其特征在于，所述緩沖層選自Ta、Ru、Cr、Pt，或者上述金屬的多層膜結構。

13.根據(jù)權利要求1所述磁性納米多層薄膜結構，其特征在于，所述覆蓋層為不易被氧化和腐蝕且導電性較好的金屬層，用于保護結構不被氧化和腐蝕，所述覆蓋層的結構為Ta、Cu、Al、Ru、Au、Ag、Pt的單層的金屬層，或者為上述金屬的多層薄膜，所述覆蓋層的厚度為2～100nm。