NiFeSiMoMn合金膜巨磁阻抗效应的研究

摘要

用直流磁控溅射法制备了超坡莫合金NiFeSiMoMn(20nm~3000nm)单层膜、NiFeSiMoMn(20nm ~200nm)/Cu(50nm)双层膜和NiFeSiMoMn/CuINiFeSiMoMn三明治膜.通过降低溅射速率和在基底上沉积30nm的Tabuffer(缓冲层),解决了难以溅射生长厚膜的问题,成功制备了厚度3μm的单层膜和每层厚度2.6μm的三明治膜.单层膜随着厚度的增加呈现非晶态,1000nm 以上为完全非晶态.膜的软磁性能随厚度的增加迅速变差,认为是热应力太大造成的.在基底的横向施加了800Oe的溅射磁场,提高了膜的各向异性.在真空条件下400℃加15Oe磁场退火1小时后,样品软磁性能得到较大改善.制备态样品Cu的扩散深度为4.6nm,400℃退火态样品Cu的扩散深度超过20nm.Cu的扩散深度呈现随退火温度的升高迅速增加的趋势.制备态双层膜比同厚度的单层膜的软磁性能要好,认为Cu克当buffer层有利于NiFeSiMoMn膜的成膜质量.退火后Cu的扩散对NiFeSiMoMn的磁性造成了消极的影响,但是影响不是非常明显.用掩膜法制备了每层厚度为2μm和2.6μm的三明治膜,将研究退火前后样品的GMI效应,包括随磁场、驱动频率、交流幅值的变化.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

参考文献

第二章文献综述

§2.1 GMI效应的理论研究

§2.1.1趋肤效应法

§2.1.2等效电路法

§2.1.3GMI的来源

§2.2 GMI效应的实验研究

§2.2.1GMI效应和磁各向异性的关系

§2.2.2GMI效应和驱动电流频率的关系

§2.2.3 GMI效应和样品的电导率及厚度的关系

§2.2.4单层膜的GMI效应研究

§2.2.5样品的制备和处理工艺

§2.3 GMI效应的应用研究

§2.3.1GMI微型传感头组件

§2.3.2位移传感器

§2.3.3快速响应大电流传感器

§2.3.4高频磁阻抗薄膜传感器

参考文献

第三章薄膜样品的制备及测试方法

§3.1薄膜样品的制备

§3.1.1真空蒸镀法

§3.1.2磁控溅射法

§3.1.3射频溅射法

§3.2样品的结构表征和物性测量

§3.2.1振荡样品磁强计(VSM)磁性测量

§3.2.2X射线衍射(XRD)结构测量

§3.2.3X射线光电子能谱仪(XPS)渗透测量

参考文献

第四章实验设计与过程

§4.1溅射系统

§4.2靶材

§4.3基片和模具

§4.4选择溅射工艺参数

§4.5热处理设备

§4.6膜厚测量

§4.7膜的磁性测量

§4.8Cu的渗透研究

§4.9巨磁阻抗的测量

参考文献

第五章实验结果与分析

§5.1磁性研究

§5.1.1Ta对NiFeSiMoMn膜磁性的影响

§5.1.2溅射场对NiFeSiMoMn膜磁性的影响

§5.1.3NiFeSiMoMn膜的磁性随厚度的变化

§5.1.4退火对NiFeSiMoMn膜磁性的影响

§5.2 Cu的扩散研究

§5.2.1Cu的扩散测量

§5.2.2Cu的扩散对样品磁性的影响

§5.3三明治膜的GMI效应研究

§5.4小结

参考文献

致谢