專利名稱：具有室溫低場(chǎng)巨磁電阻效應(yīng)的C/Co/Si多層膜材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息傳感材料中的磁學(xué)量傳感器材料領(lǐng)域，特別涉及一種具有室溫低場(chǎng)巨磁電阻效應(yīng)的C/Co/Si多層膜材料。
背景技術(shù)：
具有巨磁電阻效應(yīng)的多層膜材料已有不少報(bào)道，如在Inomata K，Tezuka N，Okamura S，Kurebayashi H，Hirohata A，Joumal of applied physics，2004，95(11)7234-7236.中報(bào)道的Co2Cr1-xFexAl(100nm)/AlOx(1.4nm)/CoFe(3nm)/NiFe(5nm)/IrMn(15nm)/Ta(10nm)多層膜.該多層膜是通過(guò)磁控濺射的方法在較高真空的條件下制備的，其室溫巨磁電阻效應(yīng)達(dá)到-19％；在Lucinski T，Hutten A，Bruckl H，Heitmann S，Hempel T，Reiss，G.Journal of Magnetism and MagneticMaterials.2004，269(1)78-88.中公開的Ni80Fe20/Col/CuAgAu/Co2多層膜，該多層膜是通過(guò)磁控濺射的方法在1.5×10-3mbar的氬氣條件下制備的，其室溫下最大的磁電阻效應(yīng)值為-10％。；在Liu HR，Qu BJ，Ren TL，Liu LT，Xie HL，Li CX，Ku WJ.Joumal of Magnetism and Magnetic Materials.2003.267(3)386-390.中公開的Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta多層膜。該多層膜是通過(guò)磁控濺射的方法在高真空的條件下制備的，室溫下最大的磁電阻效應(yīng)值為-9.12％。
這些磁電阻材料的飽和磁場(chǎng)在0.001T量級(jí)，作為低磁場(chǎng)傳感器具有一定的優(yōu)勢(shì)。但是這些材料的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，對(duì)制備工藝的要求比較苛刻，因此使其大量制備受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有室溫低場(chǎng)巨磁電阻效應(yīng)的C/Co/Si多層膜材料，其特征在于首先，在Si(100)基片上沉積一層Co薄膜，然后，在Co薄膜上面沉積一層C薄膜。所述Co薄膜是用純度＞99.99％的鈷粉熱壓成的Co靶，用激光脈沖沉積方法在真空鍍膜室內(nèi)、真空為5×10-4Pa、基片溫度為某一恒定值的條件下沉積而獲得。所述C薄膜是用純度＞99.99％的碳粉熱壓成的C靶，用與制備Co薄膜相同的設(shè)備和方法在真空鍍膜室內(nèi)、真空為4×10-4Pa、基片溫度為另一恒定值的條件下沉積而獲得。
本發(fā)明的有益效果是1.采用的原材料成本低，在室溫下具有高性能的低場(chǎng)正巨磁電阻效應(yīng)。樣品在室溫、外加磁場(chǎng)為0.01T的條件下，磁電阻變化率可達(dá)+35.3％，在0.03T(飽和值)時(shí)則可達(dá)+42.2％。
2.采用激光脈沖沉積方法制備薄膜，方法簡(jiǎn)單，工藝穩(wěn)定，可控性好，具有很高的制備效率。也能在信息存儲(chǔ)材料領(lǐng)域得到應(yīng)用。


圖1為室溫低場(chǎng)巨磁電阻效應(yīng)的C/Co/Si多層膜材料結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為所得到的C/Co/Si多層膜的室溫正磁電阻特性。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明為用激光脈沖沉積方法制備的一種具有室溫低場(chǎng)巨磁電阻效應(yīng)的C/Co/Si多層膜材料。具體制備方法是先將處理好的Si(100)基片和靶材放入PLD設(shè)備的真空鍍膜室內(nèi)，用機(jī)械泵和分子泵將鍍膜室內(nèi)的背底真空抽至5×10-4Pa后，加熱基片至某一溫度，再用KrF激光器(Lambda Physics LPX205，248nm，25ns FWHM)產(chǎn)生的能量為250-300mJ的脈沖轟擊Co靶，并同時(shí)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)靶材和基片的馬達(dá)，開始沉積Co層薄膜；之后將基片溫度改變?yōu)榱硪恢?，再同理沉積C層薄膜。沉積結(jié)束后，樣品先慢速降溫后自然冷卻至室溫。沉積過(guò)程中的其他工藝參數(shù)還包括靶基距為40mm，激光束在靶材上的束斑大小約為2×4mm，激光重復(fù)頻率控制在1-6Hz。實(shí)驗(yàn)中所用基片為n型Si(100)，電阻率為0.55-0.8Ω·cm，大小為10×5×0.5mm。實(shí)驗(yàn)前，將基片依次放入丙酮和酒精中加熱超聲清洗2至3遍，再用稀釋的HF酸溶液進(jìn)行腐蝕處理。所制備的C/Co/Si多層膜樣品的各層膜厚由TEM(JEM-2010F)測(cè)量；形貌用SEM(JSM-6301F)和TEM觀察；磁電阻性能用四電極法由MPMS-7型超導(dǎo)量子干涉磁強(qiáng)計(jì)(SQUID)測(cè)量。C/Co/Si多層膜樣品的Co層厚度變化值為5-30nm；C層薄膜厚度變化值為20-60nm。本專利僅以Co厚12nm、C厚60nm的C/Co/Si多層膜樣品為例，給出其C/Co/Si多層膜結(jié)構(gòu)示意圖(圖1)及磁電阻性能測(cè)量結(jié)果(圖2)。
權(quán)利要求
1.一種具有室溫低場(chǎng)巨磁電阻效應(yīng)的C/Co/Si多層膜材料，其特征在于在Si(100)基片上依次沉積Co膜和C薄膜而得到C/Co/Si多層膜材料，其中Co層厚度變化值為5-30nm，C層薄膜厚度變化值為20-60nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于磁學(xué)量傳感器材料的具有室溫低場(chǎng)巨磁電阻效應(yīng)的C/Co/Si多層膜材料。用激光脈沖沉積方法在n－Si(100)基片上先后沉積一層Co和一層C薄膜后所得。該材料在室溫、外加磁場(chǎng)為0.01T條件下的正磁電阻效應(yīng)可達(dá)+35.3％。具有價(jià)格低廉，性能優(yōu)越等特點(diǎn)，是一種很好的磁傳感器材料。
文檔編號(hào)H01L43/00GK1588663SQ20041007473
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月14日
發(fā)明者章曉中, 談國(guó)太, 薛慶忠, 田鵬 申請(qǐng)人:清華大學(xué)