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,巨磁電阻材料在傳感器、存儲器件等領(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)研究價值和廣闊的市場應(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、對磁場方向敏感及飽和場低等優(yōu)勢,在汽車電子、工業(yè)控制、消費電子以及生物醫(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展自旋閥材料的制備、優(yōu)化以及自旋閥傳感器設(shè)計及制備工藝研究。本文主要研究包括:自旋閥材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計、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自旋閥材料,為柔性傳感器的研制奠定基礎(chǔ);對基于自旋閥材料的傳感器的設(shè)計及制備工藝流程進行研究,為下一步開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... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

交換耦合多層膜的磁電阻曲線和自旋方向

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稱釘扎自旋閥材料三種類型，以滿足不同應(yīng)用方向的要求。圖1.2所示為上述三種自旋閥材料的類型。（a）頂釘扎型自旋閥材料（b）底釘扎型自旋閥材料（c）對稱釘扎型自旋閥材料圖1.2自旋閥材料的三種類型在不同的應(yīng)用場景中，這三種自旋閥材料各有所長。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，通常會在自由層之前生長一層緩沖層；同時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，鐵磁性自由層生長于自旋閥材料的最上層，極易感知到外加磁場的變化，這一特點使得底釘扎型的自旋閥材料在微弱磁場的檢測中具有重要的位置，如可用于硬盤的讀出磁頭[19,22]；同時由于反鐵磁性釘扎層下層沒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。相比于前兩種類型的自旋閥材料，圖1.2（c）中的對稱型自旋閥材料的線性度較差，對微弱磁場也不敏感，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傳感器的研究進展與應(yīng)用前景現(xiàn)階段GMR傳感器基本被外國企業(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的NVE公司，NVE公司是最早將巨磁阻傳感器進行商業(yè)化的公司，NVE公司在1995年的時候研制出?

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稱釘扎自旋閥材料三種類型，以滿足不同應(yīng)用方向的要求。圖1.2所示為上述三種自旋閥材料的類型。（a）頂釘扎型自旋閥材料（b）底釘扎型自旋閥材料（c）對稱釘扎型自旋閥材料圖1.2自旋閥材料的三種類型在不同的應(yīng)用場景中，這三種自旋閥材料各有所長。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，通常會在自由層之前生長一層緩沖層；同時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，鐵磁性自由層生長于自旋閥材料的最上層，極易感知到外加磁場的變化，這一特點使得底釘扎型的自旋閥材料在微弱磁場的檢測中具有重要的位置，如可用于硬盤的讀出磁頭[19,22]；同時由于反鐵磁性釘扎層下層沒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。相比于前兩種類型的自旋閥材料，圖1.2（c）中的對稱型自旋閥材料的線性度較差，對微弱磁場也不敏感，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傳感器的研究進展與應(yīng)用前景現(xiàn)階段GMR傳感器基本被外國企業(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的NVE公司，NVE公司是最早將巨磁阻傳感器進行商業(yè)化的公司，NVE公司在1995年的時候研制出?

【參考文獻】：
期刊論文
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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傳感器在無損檢測中的研究與應(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)計和制備[D]. 王自力.電子科技大學(xué) 2013



本文編號：3118733