自1988年在磁性/非磁性多層膜材料中發(fā)現(xiàn)巨磁電阻（Giant Magneto Resistance,GMR）效應(yīng)以來(lái),巨磁電阻材料在傳感器、存儲(chǔ)器件等領(lǐng)域迅速獲得了產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)應(yīng)用,由于其重要的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值和廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景吸引了高校、科研院所和高科技公司相關(guān)科研人員的廣泛關(guān)注和投入。1991年,B.Dieny提出了磁性層/非磁性隔離層/磁性層/反鐵磁層的四層薄膜的自旋閥（Spin Valve）材料結(jié)構(gòu),相比于1988年發(fā)現(xiàn)的磁性/非磁性多層膜材料,自旋閥材料因靈敏度高、對(duì)磁場(chǎng)方向敏感及飽和場(chǎng)低等優(yōu)勢(shì),在汽車(chē)電子、工業(yè)控制、消費(fèi)電子以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。本文的主要工作就是開(kāi)展自旋閥材料的制備、優(yōu)化以及自旋閥傳感器設(shè)計(jì)及制備工藝研究。本文主要研究包括:自旋閥材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇與工藝優(yōu)化,獲得高性能的自旋閥材料;探索在柔性襯底上生長(zhǎng)自旋閥材料,為柔性傳感器的研制奠定基礎(chǔ);對(duì)基于自旋閥材料的傳感器的設(shè)計(jì)及制備工藝流程進(jìn)行研究,為下一步開(kāi)展傳感器制備及性能研究工作奠定基礎(chǔ)。本文首先介紹了GMR效應(yīng)的研究背景和應(yīng)用前景,基于自旋閥材料在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用前景提出本課題研究目... 

【文章來(lái)源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

交換耦合多層膜的磁電阻曲線(xiàn)和自旋方向

浙江省碩士學(xué)位論文5的磁性材料以使得被釘扎層的磁化不易隨著磁場(chǎng)的變化而發(fā)生翻轉(zhuǎn)，與自由層磁化盡可能呈平行狀態(tài)。自旋閥材料可大致分為頂釘扎自旋閥材料、底釘扎自旋閥材料和對(duì)稱(chēng)釘扎自旋閥材料三種類(lèi)型，以滿(mǎn)足不同應(yīng)用方向的要求。圖1.2所示為上述三種自旋閥材料的類(lèi)型。（a）頂釘扎型自旋閥材料（b）底釘扎型自旋閥材料（c）對(duì)稱(chēng)釘扎型自旋閥材料圖1.2自旋閥材料的三種類(lèi)型在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中，這三種自旋閥材料各有所長(zhǎng)。圖1.2(a)的頂釘扎型自旋閥材料中，為了降低襯底的粗糙度，通常會(huì)在自由層之前生長(zhǎng)一層緩沖層；同時(shí)頂釘扎型的自旋閥材料中磁性自由層和磁性被釘扎層在釘扎層之下也可以起到很好的緩沖作用，有利于釘扎層界面織構(gòu)的形成，從而提高自旋閥材料的磁電阻率；頂釘扎型的自旋閥材料通常應(yīng)用于磁傳感器中作為敏感單元，可以有效的提高磁傳感器的靈敏度和線(xiàn)性度[18]。圖1.2(b)的底釘扎型自旋閥材料中，釘扎層靠近襯底，鐵磁性自由層生長(zhǎng)于自旋閥材料的最上層，極易感知到外加磁場(chǎng)的變化，這一特點(diǎn)使得底釘扎型的自旋閥材料在微弱磁場(chǎng)的檢測(cè)中具有重要的位置，如可用于硬盤(pán)的讀出磁頭[19,22]；同時(shí)由于反鐵磁性釘扎層下層沒(méi)有其他層的緩沖作用，不利于形成（111）織構(gòu)，使得自旋閥材料的磁電阻率有所降低。相比于前兩種類(lèi)型的自旋閥材料，圖1.2（c）中的對(duì)稱(chēng)型自旋閥材料的線(xiàn)性度較差，對(duì)微弱磁場(chǎng)也不敏感，雖然具有較高的磁電阻率，但是應(yīng)用領(lǐng)域仍然受到限制，通常將其應(yīng)用于邏輯器件中[23]。1.2.4GMR傳感器的研究進(jìn)展與應(yīng)用前景現(xiàn)階段GMR傳感器基本被外國(guó)企業(yè)壟斷，如NVE公司、IBM公司、英飛凌以及PHILIPS公司等。其中影響最大的是美國(guó)的NVE公司，NVE公司是最早將巨磁阻傳感器進(jìn)行商業(yè)化的公司，NVE公司在1995年的時(shí)候研制出?

浙江省碩士學(xué)位論文5的磁性材料以使得被釘扎層的磁化不易隨著磁場(chǎng)的變化而發(fā)生翻轉(zhuǎn)，與自由層磁化盡可能呈平行狀態(tài)。自旋閥材料可大致分為頂釘扎自旋閥材料、底釘扎自旋閥材料和對(duì)稱(chēng)釘扎自旋閥材料三種類(lèi)型，以滿(mǎn)足不同應(yīng)用方向的要求。圖1.2所示為上述三種自旋閥材料的類(lèi)型。（a）頂釘扎型自旋閥材料（b）底釘扎型自旋閥材料（c）對(duì)稱(chēng)釘扎型自旋閥材料圖1.2自旋閥材料的三種類(lèi)型在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中，這三種自旋閥材料各有所長(zhǎng)。圖1.2(a)的頂釘扎型自旋閥材料中，為了降低襯底的粗糙度，通常會(huì)在自由層之前生長(zhǎng)一層緩沖層；同時(shí)頂釘扎型的自旋閥材料中磁性自由層和磁性被釘扎層在釘扎層之下也可以起到很好的緩沖作用，有利于釘扎層界面織構(gòu)的形成，從而提高自旋閥材料的磁電阻率；頂釘扎型的自旋閥材料通常應(yīng)用于磁傳感器中作為敏感單元，可以有效的提高磁傳感器的靈敏度和線(xiàn)性度[18]。圖1.2(b)的底釘扎型自旋閥材料中，釘扎層靠近襯底，鐵磁性自由層生長(zhǎng)于自旋閥材料的最上層，極易感知到外加磁場(chǎng)的變化，這一特點(diǎn)使得底釘扎型的自旋閥材料在微弱磁場(chǎng)的檢測(cè)中具有重要的位置，如可用于硬盤(pán)的讀出磁頭[19,22]；同時(shí)由于反鐵磁性釘扎層下層沒(méi)有其他層的緩沖作用，不利于形成（111）織構(gòu)，使得自旋閥材料的磁電阻率有所降低。相比于前兩種類(lèi)型的自旋閥材料，圖1.2（c）中的對(duì)稱(chēng)型自旋閥材料的線(xiàn)性度較差，對(duì)微弱磁場(chǎng)也不敏感，雖然具有較高的磁電阻率，但是應(yīng)用領(lǐng)域仍然受到限制，通常將其應(yīng)用于邏輯器件中[23]。1.2.4GMR傳感器的研究進(jìn)展與應(yīng)用前景現(xiàn)階段GMR傳感器基本被外國(guó)企業(yè)壟斷，如NVE公司、IBM公司、英飛凌以及PHILIPS公司等。其中影響最大的是美國(guó)的NVE公司，NVE公司是最早將巨磁阻傳感器進(jìn)行商業(yè)化的公司，NVE公司在1995年的時(shí)候研制出?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中國(guó)柔性智能可穿戴傳感器研究:機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存——專(zhuān)訪(fǎng)中國(guó)科學(xué)院磁性材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任李潤(rùn)偉[J]. 賀春祿.  高科技與產(chǎn)業(yè)化. 2019(02)
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博士論文
[1]基于鐵磁及反鐵磁材料的自旋電子器件的研究[D]. 王韻秋.華東師范大學(xué) 2019
[2]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]AMR線(xiàn)性磁阻傳感器的性能優(yōu)化[D]. 龔雪.電子科技大學(xué) 2019
[2]GMR自旋閥材料的制備及性能研究[D]. 劉振濤.杭州電子科技大學(xué) 2019
[3]Ir20Mn80/Co40Fe40B20雙層膜交換偏置效應(yīng)研究[D]. 裴科.寧波大學(xué) 2018
[4]GMR傳感器在無(wú)損檢測(cè)中的研究與應(yīng)用[D]. 張小龍.電子科技大學(xué) 2017
[5]GMR自旋閥材料及器件的設(shè)計(jì)和制備[D]. 王自力.電子科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3118733