自從1988年巨磁電阻（GMR）效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)之后,基于GMR效應(yīng)的磁性傳感技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注。由于自旋閥結(jié)構(gòu)的GMR傳感器具有靈敏度高、線(xiàn)性度高和能耗低的優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)在航空航天、汽車(chē)電子、自動(dòng)化控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而自旋閥薄膜材料作為自旋閥傳感器的核心部分,其性能直接影響傳感器的靈敏度、磁滯特性和工作范圍,為了制備出高性能的自旋閥薄膜材料,本文對(duì)自旋閥材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制備工藝和結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了深入的研究。本文中首先介紹了巨磁電阻材料及器件的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景,闡述了本課題研究的目的,對(duì)GMR效應(yīng)的物理機(jī)制及自旋閥材料的工作原理進(jìn)行了研究。我們?cè)O(shè)計(jì)了單自由層結(jié)構(gòu)、復(fù)合自由層結(jié)構(gòu)和人工合成反鐵磁被釘扎層結(jié)構(gòu)的自旋閥材料,采用磁控濺射方法在硅襯底上制備了單自由層結(jié)構(gòu)的頂釘扎自旋閥薄膜材料,對(duì)自旋閥結(jié)構(gòu)中各層材料厚度進(jìn)行了的優(yōu)化,并且分析了各層材料的厚度對(duì)自旋閥材料性能的影響。尤其是重點(diǎn)研究了復(fù)合鐵磁自由層和人工合成反鐵磁被釘扎層結(jié)構(gòu)對(duì)自旋閥材料性能的影響,優(yōu)化了自旋閥結(jié)構(gòu)和制備工藝,自旋閥薄膜材料的磁電阻率達(dá)到了 6.73%。此外,本文還研究了自旋閥材料的磁場(chǎng)角度依賴(lài)特性。我們做了兩... 

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 GMR效應(yīng)研究歷史與現(xiàn)狀
    1.2 GMR效應(yīng)的應(yīng)用
        1.2.1 GMR磁頭
        1.2.2 GMR傳感器
        1.2.3 磁隨機(jī)存儲(chǔ)器(MRAM)
    1.3 GMR傳感器的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景
    1.4 本論文研究的目的及主要內(nèi)容
第2章 GMR自旋閥材料
    2.1 GMR材料的物理機(jī)理
    2.2 GMR材料的分類(lèi)
        2.2.1 多層膜結(jié)構(gòu)的GMR材料
        2.2.2 自旋閥結(jié)構(gòu)的GMR材料
        2.2.3 顆粒膜結(jié)構(gòu)的GMR材料
    2.3 鐵磁/反鐵磁的交換偏置
    2.4 本章小結(jié)
第3章 自旋閥薄膜材料的制備與表征
    3.1 自旋閥薄膜材料的制備技術(shù)
        3.1.1 磁控濺射原理
        3.1.2 磁控濺射系統(tǒng)
    3.2 自旋閥薄膜的制備流程
    3.3 自旋閥薄膜材料的性能測(cè)試
        3.3.1 磁電阻測(cè)試系統(tǒng)
        3.3.2 磁電阻曲線(xiàn)的測(cè)試方法
    3.4 本章小結(jié)
第4章 自旋閥薄膜材料的制備與性能優(yōu)化
    4.1 自旋閥材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及各層材料的選擇
    4.2 自旋閥材料的性能參數(shù)
    4.3 Ta/NiFe/Cu/NiFe/IrMn/Ta結(jié)構(gòu)自旋閥材料的性能優(yōu)化
        4.3.1 反鐵磁層IrMn的厚度對(duì)自旋閥材料性能的影響
        4.3.2 被釘扎層NiFe的厚度對(duì)自旋閥材料性能的影響
        4.3.3 自由層NiFe的厚度對(duì)自旋閥材料性能的影響
    4.4 Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/NiFe/IrMn/Ta結(jié)構(gòu)自旋閥材料的性能優(yōu)化
        4.4.1 復(fù)合自由層中CoFe厚度對(duì)自旋閥材料性能的影響
        4.4.2 被釘扎層CoFe厚度對(duì)自旋閥材料性能的影響
        4.4.3 復(fù)合被釘扎層中NiFe厚度對(duì)自旋閥材料性能的影響
        4.4.4 緩沖層Ta厚度對(duì)自旋閥材料性能的影響
    4.5 人工合成反鐵磁釘扎自旋閥材料的性能優(yōu)化
        4.5.1 SAF結(jié)構(gòu)自旋閥材料的磁電阻曲線(xiàn)
        4.5.2 SAF結(jié)構(gòu)中Ru層厚度對(duì)自旋閥材料性能的影響
        4.5.3 SAF結(jié)構(gòu)中CoFe厚度對(duì)自旋閥材料性能的影響
    4.6 本章小結(jié)
第5章 自旋閥材料的磁場(chǎng)角度依賴(lài)特性研究
    5.1 外磁場(chǎng)方向?qū)ψ孕y材料磁電阻率的影響
        5.1.1 外磁場(chǎng)方向?qū)ψ孕y材料電阻曲線(xiàn)的影響
        5.1.2 自旋閥材料的磁電阻率與外磁場(chǎng)方向角的關(guān)系
    5.2 固定大小的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)下自旋閥材料的磁阻特性分析
        5.2.1 自旋閥材料電阻在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)下的變化情況
        5.2.2 被釘扎層的磁化方向隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向角的變化情況
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]自旋電子學(xué)及其器件產(chǎn)業(yè)化[J]. 都有為.  科學(xué)中國(guó)人. 2016(13)
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[3]自旋——未來(lái)的科技明星[J]. 都有為.  科技導(dǎo)報(bào). 2014(25)
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[5]基于自旋閥材料的可編程靈敏度磁敏傳感器[J]. 朱華辰,錢(qián)正洪,胡亮,李健平,白茹.  材料保護(hù). 2013(S2)
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[7]NiFe/CoFe復(fù)合自由層自旋閥巨磁電阻效應(yīng)研究[J]. 金立川,張懷武,唐曉莉,李晶.  磁性材料及器件. 2011(01)
[8]巨磁電阻效應(yīng)及其應(yīng)用和發(fā)展[J]. 劉要穩(wěn).  科學(xué). 2008(04)
[9]從物理發(fā)現(xiàn)到成功應(yīng)用——兼談2007年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予巨磁電阻效應(yīng)發(fā)現(xiàn)者[J]. 韓秀峰,劉東屏,溫振超.  科技導(dǎo)報(bào). 2007(24)
[10]巨磁電阻薄膜材料的研究進(jìn)展[J]. 溫艷玲,鐘云波,任忠鳴,鄧康.  上海金屬. 2005(02)

博士論文
[1]自旋閥結(jié)構(gòu)及GMR傳感器研究[D]. 劉華瑞.清華大學(xué) 2006

碩士論文
[1]寬測(cè)量間距巨磁阻齒輪轉(zhuǎn)速傳感器的研制[D]. 竇珂.杭州電子科技大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3715185