种子层(Ni0.81Fe0.19)1xCrx成分及厚度对Ni0.81Fe0.19薄膜磁性和微结构的影响.pdfVIP

金 属 学 报 Nio81Feo 合金薄膜必须做得更小，矫顽力很小，且AMR值尽可能 ． ． 19 (20．0nin)样品的 AMR值随 (Nio．81 Feo 大 4【。．目前国际上还在不断地挖掘 AMR薄膜的潜力， ． 19)o．63Cro．37厚度 变化的曲线．从图中可以看出， 提高其磁场灵敏度、降低噪音等，以扩大其应用领域 【’5J． 随着 的增加， Nio．81Feo．19薄膜的 AMR 值先变 通过高温沉积 0【J和退火 【J等方法可使坡莫合金的AMR 大后减小，当 ≈ 5．5nm 时，薄膜的 AMR 值最 值提高近 50％，然而，这些方法的使用不利于 AMR薄 大，为 (2．53~0．06)％，比 = 0nm 时的AMR值 膜器件生产的规模化．合适的种子层也可以改善薄膜的性 (1．88~0．06)％ 提高了近 34．6％． 为了分析产生以上 能，最近，Lee等 驯【报道，用 (Nio．81Feo．19)1一Cr做 AMR值差别的原因，利用AFM 和 XRD对样品进行了 种子层制备出的Ni0-81Feo．19薄膜的AMR值比以Ta为 分析．图2分别是 为 2．8，5．5和 8．3nm，其 AMR值 种子层的Nio．81Feo．19薄膜的AMR值有显著的提高， 分别为 (2．34~0．06％，(2．53~0．06)％和 (2．36~0．06)％ 但其原因并不十分清楚． 时，薄膜的AFM 像．由图得出，其平均晶粒尺寸分别 本文采用 (Nio．81Feo．19)1一Cr 做种子层制备出了 为 35．16，35．19和 35．15nm． 可见，随着缓冲层 性能优良的Nio．81Feo．19薄膜，原子力显微镜 (AFM) (Nio．81Feo．19)o．63Cro．37厚度的变化，Nio．81Feo．19薄膜 和 X射线衍射 (XRD)研究表明，厚度为 20．0nm 的 的平均晶粒尺寸基本稳定在 35．2nin，即此时AMR值与 Nio-81Feo ． 19薄膜，随着种子层厚度的变化， (iii)择优 晶粒尺寸没有明显的关系．图 3是第 1组样品的 XRD 取向是导致其AMR值增大的重要原因；厚度为60．0nm 图，其中 (a)，(b)，(C)和 (d)曲线对应的种子层厚度分 的Nio-81Feo_19薄膜，随着种子层中Cr含量的变化，大 别为 1．0，2．8，5．5和 8．3nm，图中 20=44．25。处的峰 尺寸晶粒和 (iii)择优取向都是导致薄膜 AMR值增大 是 Nio．81Feo．19111衍射峰，y=5．5nin时，薄膜AMR 的重要原因．本文的研究结果对以 (Nio．81Feo．19)1一Cr 值最高，对应的 111衍射峰最强； 偏离5．5nin时， 替代 Ta作为种子层的Nio-81Feo-19薄膜在磁记录和磁场 111衍射峰就会变弱． (111)方向是坡莫合金的易磁化 传感器件上的应用具有重要意义． 方向，相应晶面上的衍射峰越强，表明薄膜在该方向的择 优取向越明显，其各向异性磁电阻AMR值就越大．根据 1 实验方法 Scherrer公式 样品在 DV-502型磁控溅射仪中制备，本底真空优 t= (1) 于4．0×i0_。Pa．种子层 (Nio．81Feo．19)1一Cr膜由 Ni0-81Fe0 ． 19靶和 Cr靶共溅射并沉积在清洁的玻璃基片 式中，K=0．9，A=0．154056nm，B为衍射线的半高宽， 上