1857年英国物理学家William Thomson[1]发现磁电阻效应，但因其变化率不足千分之三而未能引起足够的重视
1988年Peter Grunberg[2]和Albert Fert[3]各自独立地发现了巨磁阻效应(GMR效应)，Fe/Cr/Fe三层膜和Fe/Cr多层膜系统的室温磁电阻变化率达到1.5%，在4.2K的低温下甚至达到50%
后来在颗粒膜[4,5]中也发现了GMR效应，类钙钛矿结构[6]的稀土锰氧化物薄膜的室温磁电阻变化率高达60%(庞磁电阻效应，CMR效应)，还发现了隧道磁电阻效应(TMR) [7,8,9,10,11,12]
GMR效应的发现，为现代电子行业开发和利用基于巨磁阻效应的磁传感器、磁头、磁随机存储器等各类先进的商业电子产品奠定了基础
基于巨磁阻效应，Dieny等在1991年提出了具有广阔应用前景的自旋阀结构(SV)[13]
自旋阀的核心结构是由双层铁磁层中间夹一层非磁性金属层构成的三明治结构多层膜
任天令和刘理天等在实验室条件下制备出线性度和灵敏度都较高的SV磁场传感器[14,15,16]原型器件
本文研究自旋阀多层膜的研制和磁学、电学特性，并系统阐述多层膜中磁化翻转场的调控机制与磁电阻特性之间的内在联系
1 实验方法
实验用自旋阀多层膜结构包括Ta/CoFe/Fe/Au/Fe/IrMn/Ta和Ta/CoFe1/Au/CoFe2/IrMn/Ta
使用2英寸表面热氧化的SiO2/Si衬底，氧化层的厚度约为500 nm
溅射沉积前先充分清洗衬底，然后用氮气枪吹干后转移到溅射腔中备用
实验中使用的靶材有CoFe (99.95%，质量分数，下同)、Fe (99.99%)、IrMn (99.95%)、Ta (99.95%)和Au (99.99%)；工作气体为高纯氩气(99.999%)，气流量为20 sccm，溅射压强约为0.5 Pa，靶基距为10 cm
溅射前先将本底抽真空到1×10-5 Pa以下，然后接通工作气体
在溅射过程中通过改变每一种材料的溅射时间来控制各层薄膜的厚度，从而调控自旋阀多层膜的性能
典型的自旋阀多层膜样品的制备参数，列于表1
为了引入参考场，将样品放入真空磁性退火炉中进行加磁场退火，退火温度约280℃，保温时间约30 min，自然冷却
Table 1
表1
表1典型样品的溅射工艺参数
Table 1
声明：
“自旋阀多层膜磁化翻转场的调控和磁电阻特性” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：谭稀,宋玉哲,史鑫,强进,魏廷轩,卢启海
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2025年06月06日 ~ 08日 
