基于SAF结构的自旋阀材料的制备与优化
发布时间：2021-04-04 23:53
自1988年在磁性/非磁性多层膜材料中发现巨磁电阻（Giant Magneto Resistance,GMR）效应以来,巨磁电阻材料在传感器、存储器件等领域迅速获得了产业化和商业应用,由于其重要的学术研究价值和广阔的市场应用前景吸引了高校、科研院所和高科技公司相关科研人员的广泛关注和投入。1991年,B.Dieny提出了磁性层/非磁性隔离层/磁性层/反铁磁层的四层薄膜的自旋阀（Spin Valve）材料结构,相比于1988年发现的磁性/非磁性多层膜材料,自旋阀材料因灵敏度高、对磁场方向敏感及饱和场低等优势,在汽车电子、工业控制、消费电子以及生物医学等领域具有广泛应用前景。本文的主要工作就是开展自旋阀材料的制备、优化以及自旋阀传感器设计及制备工艺研究。本文主要研究包括:自旋阀材料的结构设计、材料选择与工艺优化,获得高性能的自旋阀材料;探索在柔性衬底上生长自旋阀材料,为柔性传感器的研制奠定基础;对基于自旋阀材料的传感器的设计及制备工艺流程进行研究,为下一步开展传感器制备及性能研究工作奠定基础。本文首先介绍了GMR效应的研究背景和应用前景,基于自旋阀材料在传感器领域的应用前景提出本课题研究目...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
交换耦合多层膜的磁电阻曲线和自旋方向
浙江省硕士学位论文5的磁性材料以使得被钉扎层的磁化不易随着磁场的变化而发生翻转，与自由层磁化尽可能呈平行状态。自旋阀材料可大致分为顶钉扎自旋阀材料、底钉扎自旋阀材料和对称钉扎自旋阀材料三种类型，以满足不同应用方向的要求。图1.2所示为上述三种自旋阀材料的类型。（a）顶钉扎型自旋阀材料（b）底钉扎型自旋阀材料（c）对称钉扎型自旋阀材料图1.2自旋阀材料的三种类型在不同的应用场景中，这三种自旋阀材料各有所长。图1.2(a)的顶钉扎型自旋阀材料中，为了降低衬底的粗糙度，通常会在自由层之前生长一层缓冲层；同时顶钉扎型的自旋阀材料中磁性自由层和磁性被钉扎层在钉扎层之下也可以起到很好的缓冲作用，有利于钉扎层界面织构的形成，从而提高自旋阀材料的磁电阻率；顶钉扎型的自旋阀材料通常应用于磁传感器中作为敏感单元，可以有效的提高磁传感器的灵敏度和线性度[18]。图1.2(b)的底钉扎型自旋阀材料中，钉扎层靠近衬底，铁磁性自由层生长于自旋阀材料的最上层，极易感知到外加磁场的变化，这一特点使得底钉扎型的自旋阀材料在微弱磁场的检测中具有重要的位置，如可用于硬盘的读出磁头[19,22]；同时由于反铁磁性钉扎层下层没有其他层的缓冲作用，不利于形成（111）织构，使得自旋阀材料的磁电阻率有所降低。相比于前两种类型的自旋阀材料，图1.2（c）中的对称型自旋阀材料的线性度较差，对微弱磁场也不敏感，虽然具有较高的磁电阻率，但是应用领域仍然受到限制，通常将其应用于逻辑器件中[23]。1.2.4GMR传感器的研究进展与应用前景现阶段GMR传感器基本被外国企业垄断，如NVE公司、IBM公司、英飞凌以及PHILIPS公司等。其中影响最大的是美国的NVE公司，NVE公司是最早将巨磁阻传感器进行商业化的公司，NVE公司在1995年的时候研制出?
浙江省硕士学位论文5的磁性材料以使得被钉扎层的磁化不易随着磁场的变化而发生翻转，与自由层磁化尽可能呈平行状态。自旋阀材料可大致分为顶钉扎自旋阀材料、底钉扎自旋阀材料和对称钉扎自旋阀材料三种类型，以满足不同应用方向的要求。图1.2所示为上述三种自旋阀材料的类型。（a）顶钉扎型自旋阀材料（b）底钉扎型自旋阀材料（c）对称钉扎型自旋阀材料图1.2自旋阀材料的三种类型在不同的应用场景中，这三种自旋阀材料各有所长。图1.2(a)的顶钉扎型自旋阀材料中，为了降低衬底的粗糙度，通常会在自由层之前生长一层缓冲层；同时顶钉扎型的自旋阀材料中磁性自由层和磁性被钉扎层在钉扎层之下也可以起到很好的缓冲作用，有利于钉扎层界面织构的形成，从而提高自旋阀材料的磁电阻率；顶钉扎型的自旋阀材料通常应用于磁传感器中作为敏感单元，可以有效的提高磁传感器的灵敏度和线性度[18]。图1.2(b)的底钉扎型自旋阀材料中，钉扎层靠近衬底，铁磁性自由层生长于自旋阀材料的最上层，极易感知到外加磁场的变化，这一特点使得底钉扎型的自旋阀材料在微弱磁场的检测中具有重要的位置，如可用于硬盘的读出磁头[19,22]；同时由于反铁磁性钉扎层下层没有其他层的缓冲作用，不利于形成（111）织构，使得自旋阀材料的磁电阻率有所降低。相比于前两种类型的自旋阀材料，图1.2（c）中的对称型自旋阀材料的线性度较差，对微弱磁场也不敏感，虽然具有较高的磁电阻率，但是应用领域仍然受到限制，通常将其应用于逻辑器件中[23]。1.2.4GMR传感器的研究进展与应用前景现阶段GMR传感器基本被外国企业垄断，如NVE公司、IBM公司、英飞凌以及PHILIPS公司等。其中影响最大的是美国的NVE公司，NVE公司是最早将巨磁阻传感器进行商业化的公司，NVE公司在1995年的时候研制出?
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国柔性智能可穿戴传感器研究:机遇与挑战并存——专访中国科学院磁性材料与器件重点实验室主任李润伟[J]. 贺春禄. 高科技与产业化. 2019(02)
[2]应变敏感的柔性自旋阀器件制备与输运特性[J]. 潘民杰,刘鲁萍,李金财,李培刚. 磁性材料及器件. 2017(04)
[3]GMR/TMR材料及相关自旋电子芯片研究[J]. 钱正洪,白茹,孙宇澄,李源,杨昌茂. 功能材料. 2014(10)
[4]磁电阻效应的原理及其应用[J]. 张海峰,刘晓为,王喜莲,霍明学. 哈尔滨工业大学学报. 2008(03)
[5]自旋电子学简介及其研究进展[J]. 徐明,纪红萱. 大学物理. 2006(11)
[6]NiFe/FeMn双层膜交换偏置的形成及热稳定性研究[J]. 滕蛟,蔡建旺,熊小涛,赖武彦,朱逢吾. 物理学报. 2004(01)
[7]金属颗粒膜巨磁电阻效应的机制和影响因素[J]. 王长征,周宁,戎咏华,徐祖耀. 功能材料. 2003(03)
[8]铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置[J]. 周仕明,李合印,袁淑娟,王磊. 物理学进展. 2003(01)
[9]自旋阀多层膜与巨磁电阻效应[J]. 李宏,刘德胜,孙金大,牛百齐. 济宁师专学报. 1998(03)
[10]纳米材料中的巨磁电阻效应[J]. 都有为. 物理学进展. 1997(02)
博士论文
[1]基于铁磁及反铁磁材料的自旋电子器件的研究[D]. 王韵秋.华东师范大学 2019
[2]自旋阀结构及GMR传感器研究[D]. 刘华瑞.清华大学 2006
硕士论文
[1]AMR线性磁阻传感器的性能优化[D]. 龚雪.电子科技大学 2019
[2]GMR自旋阀材料的制备及性能研究[D]. 刘振涛.杭州电子科技大学 2019
[3]Ir20Mn80/Co40Fe40B20双层膜交换偏置效应研究[D]. 裴科.宁波大学 2018
[4]GMR传感器在无损检测中的研究与应用[D]. 张小龙.电子科技大学 2017
[5]GMR自旋阀材料及器件的设计和制备[D]. 王自力.电子科技大学 2013
本文编号：3118733
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
交换耦合多层膜的磁电阻曲线和自旋方向
浙江省硕士学位论文5的磁性材料以使得被钉扎层的磁化不易随着磁场的变化而发生翻转，与自由层磁化尽可能呈平行状态。自旋阀材料可大致分为顶钉扎自旋阀材料、底钉扎自旋阀材料和对称钉扎自旋阀材料三种类型，以满足不同应用方向的要求。图1.2所示为上述三种自旋阀材料的类型。（a）顶钉扎型自旋阀材料（b）底钉扎型自旋阀材料（c）对称钉扎型自旋阀材料图1.2自旋阀材料的三种类型在不同的应用场景中，这三种自旋阀材料各有所长。图1.2(a)的顶钉扎型自旋阀材料中，为了降低衬底的粗糙度，通常会在自由层之前生长一层缓冲层；同时顶钉扎型的自旋阀材料中磁性自由层和磁性被钉扎层在钉扎层之下也可以起到很好的缓冲作用，有利于钉扎层界面织构的形成，从而提高自旋阀材料的磁电阻率；顶钉扎型的自旋阀材料通常应用于磁传感器中作为敏感单元，可以有效的提高磁传感器的灵敏度和线性度[18]。图1.2(b)的底钉扎型自旋阀材料中，钉扎层靠近衬底，铁磁性自由层生长于自旋阀材料的最上层，极易感知到外加磁场的变化，这一特点使得底钉扎型的自旋阀材料在微弱磁场的检测中具有重要的位置，如可用于硬盘的读出磁头[19,22]；同时由于反铁磁性钉扎层下层没有其他层的缓冲作用，不利于形成（111）织构，使得自旋阀材料的磁电阻率有所降低。相比于前两种类型的自旋阀材料，图1.2（c）中的对称型自旋阀材料的线性度较差，对微弱磁场也不敏感，虽然具有较高的磁电阻率，但是应用领域仍然受到限制，通常将其应用于逻辑器件中[23]。1.2.4GMR传感器的研究进展与应用前景现阶段GMR传感器基本被外国企业垄断，如NVE公司、IBM公司、英飞凌以及PHILIPS公司等。其中影响最大的是美国的NVE公司，NVE公司是最早将巨磁阻传感器进行商业化的公司，NVE公司在1995年的时候研制出?
浙江省硕士学位论文5的磁性材料以使得被钉扎层的磁化不易随着磁场的变化而发生翻转，与自由层磁化尽可能呈平行状态。自旋阀材料可大致分为顶钉扎自旋阀材料、底钉扎自旋阀材料和对称钉扎自旋阀材料三种类型，以满足不同应用方向的要求。图1.2所示为上述三种自旋阀材料的类型。（a）顶钉扎型自旋阀材料（b）底钉扎型自旋阀材料（c）对称钉扎型自旋阀材料图1.2自旋阀材料的三种类型在不同的应用场景中，这三种自旋阀材料各有所长。图1.2(a)的顶钉扎型自旋阀材料中，为了降低衬底的粗糙度，通常会在自由层之前生长一层缓冲层；同时顶钉扎型的自旋阀材料中磁性自由层和磁性被钉扎层在钉扎层之下也可以起到很好的缓冲作用，有利于钉扎层界面织构的形成，从而提高自旋阀材料的磁电阻率；顶钉扎型的自旋阀材料通常应用于磁传感器中作为敏感单元，可以有效的提高磁传感器的灵敏度和线性度[18]。图1.2(b)的底钉扎型自旋阀材料中，钉扎层靠近衬底，铁磁性自由层生长于自旋阀材料的最上层，极易感知到外加磁场的变化，这一特点使得底钉扎型的自旋阀材料在微弱磁场的检测中具有重要的位置，如可用于硬盘的读出磁头[19,22]；同时由于反铁磁性钉扎层下层没有其他层的缓冲作用，不利于形成（111）织构，使得自旋阀材料的磁电阻率有所降低。相比于前两种类型的自旋阀材料，图1.2（c）中的对称型自旋阀材料的线性度较差，对微弱磁场也不敏感，虽然具有较高的磁电阻率，但是应用领域仍然受到限制，通常将其应用于逻辑器件中[23]。1.2.4GMR传感器的研究进展与应用前景现阶段GMR传感器基本被外国企业垄断，如NVE公司、IBM公司、英飞凌以及PHILIPS公司等。其中影响最大的是美国的NVE公司，NVE公司是最早将巨磁阻传感器进行商业化的公司，NVE公司在1995年的时候研制出?
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国柔性智能可穿戴传感器研究:机遇与挑战并存——专访中国科学院磁性材料与器件重点实验室主任李润伟[J]. 贺春禄. 高科技与产业化. 2019(02)
[2]应变敏感的柔性自旋阀器件制备与输运特性[J]. 潘民杰,刘鲁萍,李金财,李培刚. 磁性材料及器件. 2017(04)
[3]GMR/TMR材料及相关自旋电子芯片研究[J]. 钱正洪,白茹,孙宇澄,李源,杨昌茂. 功能材料. 2014(10)
[4]磁电阻效应的原理及其应用[J]. 张海峰,刘晓为,王喜莲,霍明学. 哈尔滨工业大学学报. 2008(03)
[5]自旋电子学简介及其研究进展[J]. 徐明,纪红萱. 大学物理. 2006(11)
[6]NiFe/FeMn双层膜交换偏置的形成及热稳定性研究[J]. 滕蛟,蔡建旺,熊小涛,赖武彦,朱逢吾. 物理学报. 2004(01)
[7]金属颗粒膜巨磁电阻效应的机制和影响因素[J]. 王长征,周宁,戎咏华,徐祖耀. 功能材料. 2003(03)
[8]铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置[J]. 周仕明,李合印,袁淑娟,王磊. 物理学进展. 2003(01)
[9]自旋阀多层膜与巨磁电阻效应[J]. 李宏,刘德胜,孙金大,牛百齐. 济宁师专学报. 1998(03)
[10]纳米材料中的巨磁电阻效应[J]. 都有为. 物理学进展. 1997(02)
博士论文
[1]基于铁磁及反铁磁材料的自旋电子器件的研究[D]. 王韵秋.华东师范大学 2019
[2]自旋阀结构及GMR传感器研究[D]. 刘华瑞.清华大学 2006
硕士论文
[1]AMR线性磁阻传感器的性能优化[D]. 龚雪.电子科技大学 2019
[2]GMR自旋阀材料的制备及性能研究[D]. 刘振涛.杭州电子科技大学 2019
[3]Ir20Mn80/Co40Fe40B20双层膜交换偏置效应研究[D]. 裴科.宁波大学 2018
[4]GMR传感器在无损检测中的研究与应用[D]. 张小龙.电子科技大学 2017
[5]GMR自旋阀材料及器件的设计和制备[D]. 王自力.电子科技大学 2013
本文编号：3118733
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