一種垂直各向異性人工反鐵磁耦合多層膜材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種具有垂直各向異性的人工反鐵磁耦合多層膜材料。本發(fā)明所述的由“CoFeB/MgO”體系組成的垂直各向異性人工反鐵磁結(jié)構(gòu)的多層膜材料，是通過將Mo或其他可以促進“CoFeB/MgO”體系垂直各向異性的金屬作為核心非磁性層插入“MgO/CoFeB/MgO”結(jié)構(gòu)的CoFeB層中，得到諸如MgO/CoFeB/Mo/CoFeB/MgO的結(jié)構(gòu)，使得位于非磁性層兩邊的CoFeB形成具有垂直各向異性的反鐵磁交換耦合；而且“MgO/CoFeB/Mo/CoFeB/MgO”體系具有良好的熱穩(wěn)定性，經(jīng)過400℃兩小時退火后仍然可以維持較強的垂直反鐵磁耦合，從而應(yīng)用價值得以提升，使該多層膜可作為巨磁電阻核心結(jié)構(gòu)，或自旋閥或自旋雙勢壘垂直磁隧道結(jié)的參考層應(yīng)用到器件中。
【專利說明】 一種垂直各向異性人工反鐵磁耦合多層膜材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人工反鐵磁材料，具體的說，涉及一種垂直各向異性人工反鐵磁耦合多層膜材料。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂巨磁阻效應(yīng)，是指磁性材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時存在巨大變化的現(xiàn)象。巨磁阻是一種量子力學(xué)效應(yīng)，它產(chǎn)生于層狀的磁性薄膜結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是由鐵磁材料和非鐵磁材料薄層交替疊合而成。當(dāng)鐵磁層的磁矩相互平行時，載流子與自旋有關(guān)的散射最小，材料有最小的電阻；當(dāng)鐵磁層的磁矩為反平行時，與自旋有關(guān)的散射最強，材料的電阻最大。自從巨磁電阻(GMR)效應(yīng)在人工反鐵磁結(jié)構(gòu)中被發(fā)現(xiàn)以來，這種結(jié)構(gòu)就一直受到廣泛的關(guān)注。
[0003]所謂的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)，通常是指兩個鐵磁層通過一個非磁性夾層產(chǎn)生交換耦合作用，而這種耦合作用使得兩個鐵磁層的磁矩呈現(xiàn)反平行狀態(tài)，并且可以在一定大小的外磁場范圍內(nèi)維持這種反平行狀態(tài)。這種表現(xiàn)就好像是反鐵磁材料一樣。但是在這種結(jié)構(gòu)中，鐵磁層之間的稱合能一般要遠小于反鐵磁材料的對應(yīng)值。由于反鐵磁稱合場的存在，人工反鐵磁也可以作為自旋閥(SV)和磁性隧道結(jié)(MTJs)結(jié)構(gòu)中的參考層使用。隨著GMR和隧穿電阻效應(yīng)(TMR)的不斷發(fā)展，為人工反鐵磁的應(yīng)用提供了良好的發(fā)展前景。
[0004]近年來，關(guān)于GMR和TMR的研究均具有向垂直各向異性方向發(fā)展的趨勢。在GMR方面，垂直各向異性可以具有比面內(nèi)各向異性更高的熱穩(wěn)定性，這就意味著具有垂直各向異性的材料可以制備成更小的存貯單元，因而成為了制備高密度存儲材料的關(guān)鍵因素。在TMR方面，具有垂直磁各向異性鐵磁電極的磁隧道(以下簡稱垂直隧道結(jié))被認(rèn)為可以用于實現(xiàn)下一代高密度非易失性存儲器一磁性隨機存儲器(MRAM)。這主要是因為相對于面內(nèi)磁隧道結(jié)，垂直隧道結(jié)能克服小尺度下的邊緣效應(yīng)，磁電阻率更大、信噪比更高；各向異性能更大，抗熱擾動能力更強、超順磁極限尺寸更小，因此器件的密度可以做得更高更可靠；相對來說臨界翻轉(zhuǎn)電流減少了一項跟靜磁能有關(guān)的量，因此可以更小。在垂直隧道結(jié)中，不僅要求自由層具有垂直各向異性，同時，參考層也應(yīng)具有垂直各向異性。這就使得參考層多是使用具有垂直各項異性的材料制備。
[0005]常見的具有垂直磁各向異性的多層膜材料有:過渡-稀土合金(如TbFeCo，GdFeCo等)，LlO相(Co，F(xiàn)e)-(Pt，Pd)合金，以及Co/(Pd，Pt，Ni)多層膜。但是這些材料都達不到應(yīng)用的要求，主要原因有:它們或者熱穩(wěn)定性差或制備條件苛刻；或者垂直各向異性能不夠大；或者晶體結(jié)構(gòu)和勢壘層MgO (001)不匹配使得磁電阻值太??；或者磁阻尼系數(shù)太大使得臨界翻轉(zhuǎn)電流值大。S.1keda[S.1keda et al, Nature Mater.9, 721 (2010)]等人提出一種新的具有磁垂直各向異性的多層膜材料Ta/CoFeB/MgO。此體系利用CoFeB/MgO界面處的界面各向異性能克服退磁能的影響，從而使得鐵磁層CoFeB的磁矩垂直于膜面；需要強調(diào)的是，與CoFeB相鄰的非磁性層對CoFeB/MgO體系的垂直各向異性具有明顯的影響。相對于Ru等非磁性層，當(dāng)使用Ta作為磁性層時，CoFeB/MgO體系可以獲得較大的垂直磁各向異性。然而不足的是，W.G.Wang[W.G.Wang et al, Appl.Phys.Lett.99，102502 (2011)]等人發(fā)現(xiàn)Ta/CoFeB/MgO體系在通過300°C以上退火數(shù)十秒后垂直磁各向異性能就會迅速下降。這無疑將是致命的，因為為了增大磁隧道結(jié)的磁電阻值同時減小結(jié)的面電阻率，隧道結(jié)通常需要在350°C以上的溫度下退火來保證勢壘層MgO很好的晶化。
[0006]我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用Mo等其他金屬作為此結(jié)構(gòu)的非磁性層時，即Mo/CoFeB/MgO體系具有相較于Ta更大的垂直各向異性，并且樣品的熱穩(wěn)定性出現(xiàn)了明顯的提高，在400°C溫度退火后，依然可以保持明顯的垂直各向異性[T.Liu，AIP Advanced，032151 (2012)]。
[0007]因此,提出一種基于熱穩(wěn)定性好，垂直各向異性好的金屬/CoFeB/MgO體系的垂直各向異性的人工反鐵磁耦合多層膜材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種具有垂直各向異性的人工反鐵磁耦合多層膜材料。該多層膜材料可用作為巨磁電阻核心器件，或自旋閥或自旋雙勢壘垂直磁隧道結(jié)的參考層。
[0009]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種具有垂直各向異性的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)多層膜。該材料通過采用Mo或其他可以促進“CoFeB/MgO”體系垂直各向異性的金屬作為核心非磁性層材料，實現(xiàn)了垂直反鐵磁耦合并且具有良好的熱穩(wěn)定性。
[0010]本發(fā)明所述的具有垂直各向異性人工反鐵磁多層膜(如圖1 (a)所示)包括至少兩層氧化物勢壘層和位于每相鄰兩層氧化物勢壘層之間的一鐵磁-非磁復(fù)合層。其中，所述的鐵磁-非磁復(fù)合層包括兩層鐵磁層以及位于兩層鐵磁層之間的一核心非磁性層。其中，所述的核心非磁性層由可以由Ta, Mo, Ru, Pd, Au, Hf, V, Ti, Cu, Pt, Cr, W等材料中的至少一種組成。
[0011]上述各層均平行設(shè)置。
[0012]所述核心非磁性層的單層厚度為0.2_5nm。
[0013]其中，所述氧化物勢壘層采用的制作材料與隧道結(jié)通常所用的勢壘層材料相同，如包括鎂氧化物、鋁氧化物和鎂鋁氧化物等金屬氧化物中的一種或多種；優(yōu)選MgO，Al2O3或MgAl2O4 等；
[0014]其中，氧化物勢壘層的單層厚度為0.5-10nm。
[0015]所述的至少兩層的各個氧化物勢壘層的制作材料或厚度可以不同。
[0016]所述鐵磁層可以采用各種制備態(tài)下為非晶類的鐵磁材料(鐵磁層在制備態(tài)下為非晶態(tài)，但退火后會成為晶化鐵磁層)，如非晶態(tài)的CoFeB三元合金，或其他非晶類鐵磁材料。所述鐵磁層的單層厚度為0.5-10nm。
[0017]其中，位于非磁核心層兩側(cè)的鐵磁層厚度可以不同；其材料也可以不同。
[0018]另外，本發(fā)明所述的垂直各向異性人工反鐵磁多層膜還包括一基片層；所述基片層位于位于最外層的氧化物勢壘層的外側(cè)；
[0019]所述基片層可采用硅、玻璃或其它化學(xué)性能穩(wěn)定且表面平整的物質(zhì)。
[0020]另外，在基片層與其相鄰的氧化物勢壘層之間還可以有緩沖層。所述緩沖層可以使用Ta，Ru，SiO2等多種金屬或者非金屬材料。緩沖層厚度為0-1000nm。
[0021 ] 另外，在另一最外層的氧化物勢壘層的外層，還可以有保護層。所述保護層和采用與緩沖層相同的材料，如可以使用Ta，Ru，Si02等多種金屬或者非金屬材料。保護層厚度為O-lOOOnm。
[0022]具體的說，本發(fā)明可提供下述垂直各向異性的人工反鐵磁多層膜材料。
[0023]本發(fā)明所述的一種垂直各向異性人工反鐵磁多層膜材料，其中，所述多層膜材料由下至上依次為:一基片層、一氧化物勢壘層，一鐵磁-非磁復(fù)合層以及另一氧化物勢壘層；其中鐵磁-非磁復(fù)合層包括一鐵磁層，一核心非磁性層和另一鐵磁層；所述核心非磁性層位于兩鐵磁層之間。
[0024]其中，所述的兩個氧化物勢壘層制作材料與隧道結(jié)通常所用的勢壘層材料相同，如可選擇包括鎂氧化物、鋁氧化物和鎂鋁氧化物等金屬氧化物中的一種或多種；優(yōu)選MgO，Al2O3或MgAl2O4等；氧化物勢壘層的單層厚度為0.5-10nm。
[0025]其中，所述的兩個氧化物勢壘層的制作材料或厚度可以不同。
[0026]其中，所述鐵磁層制備態(tài)下為非晶態(tài)的鐵磁材料，如非晶CoFeB三元合金，或其它非晶類鐵磁材料。所述鐵磁層的單層厚度為0.5-10nm。
[0027]其中，所述的位于非磁核心層兩側(cè)的鐵磁層厚度可以不同，材料也可以不同。
[0028]其中，所述的非磁性核心層由可以由Ta,Mo, Ru, Pd, Au, Hf, V, Ti, Cu, Pt, Cr, W等材料中的至少一種組成；核心非磁性層的厚度為0.2-5nm。
[0029]其中，在基片與其相鄰的氧化物勢壘層之間可以有緩沖層。
[0030]其中，在最上層氧化物勢壘層上，可以有保護層。
[0031]本發(fā)明所述的一種具有垂直各向異性多層膜材料，它的另一種結(jié)構(gòu)如圖1(b)所示由下至上為:基片、氧化物勢壘層1、鐵磁層1、核心非磁性層1、鐵磁層2、氧化物勢壘層
2、鐵磁層3、核心非磁性層2、鐵磁層4、氧化物勢壘層3、......、氧化物勢壘層η、鐵磁層2η_1、
核心非磁性層η、鐵磁層2η、氧化物勢壘層η+1。
[0032]其中，所述的η個氧化物勢壘層制作材料與隧道結(jié)通常所用的勢壘層材料相同，如可選擇包括鎂氧化物、鋁氧化物和鎂鋁氧化物等金屬氧化物中的一種或多種；優(yōu)選MgO，Al2O3或MgAl2O4等；氧化物勢壘層單層的厚度為0.5-10nm。
[0033]其中，所述的η個氧化物勢壘層的制作材料或厚度可以不同。
[0034]其中，所述的η個鐵磁層可選擇制備態(tài)下為非晶的鐵磁材料，如非晶態(tài)的CoFeB三元合金，或其它非晶類鐵磁材料。所述鐵磁層的單層厚度為0.5-10nm。
[0035]其中，所述的2n個鐵磁層厚度可以不同，材料也可以不同。
[0036]其中，所述的η個核心非磁性層由可以由Mo，Ru，Pd，Au等材料中的至少一種組成，核心非磁性層的總厚度為0.2-5nm。
[0037]其中，在基片與其相鄰的氧化物勢壘層之間可以有緩沖層。
[0038]其中，在最上層氧化物勢壘層η+1上，可以有保護層。
[0039]本發(fā)明所述的垂直各向異性人工反鐵磁多層膜可采用各種常用的膜制備方法制備，如可采用磁控濺射法。
[0040]本發(fā)明所述的由“ CoFeB/MgO ”體系組成的垂直各向異性人工反鐵磁結(jié)構(gòu)的多層膜材料，是通過將核心非磁性層插入“MgO/CoFeB/MgO”結(jié)構(gòu)的CoFeB層中，得到諸如MgO/CoFeB/Mo/CoFeB/MgO的結(jié)構(gòu)，使得位于非磁性層兩邊的CoFeB形成具有垂直各向異性的反鐵磁交換耦合；而且“Mg0/CoFeB/Mo/CoFeB/Mg0”體系具有良好的熱穩(wěn)定性，經(jīng)過400°C兩小時退火后仍然可以維持較強的垂直反鐵磁耦合，從而應(yīng)用價值得以提升，使該多層膜可 作為具有垂直各向異性的GMR器件的核心結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用到垂直磁隧道中。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0041]圖1 (a)為運用本發(fā)明提供的方法得到的具有磁垂直各向異性人工反鐵磁多層膜材料的一種結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I為基片層；2為氧化物勢壘層；3為鐵磁層；4為核心非磁性層；5為另一鐵磁層；6為另一氧化物勢壘層。
[0042]圖1 (b)為運用本發(fā)明提供的方法得到的具有磁垂直各向異性人工反鐵磁多層膜材料的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；1為基片層；2為氧化物勢壘層I ;3為鐵磁層I ;4為核心非磁層I ；5為鐵磁層2 ；6為氧化物勢魚2 ；7為鐵磁層2n-l ；8為核心非磁性層η ；9為鐵磁層2η ；10為氧化物勢壘層η+1。
[0043]圖2示出了實施例1中的多層膜材料在垂直于膜面方向的磁化曲線；
[0044]圖3示出了實施例1中的多層膜材料在平行于膜面方向的磁化曲線；
[0045]圖4示出了實施例3中的多層膜材料在垂直于膜面方向的磁化曲線；
[0046]圖5示出了實施例4中的多層膜材料在垂直于膜面方向的磁化曲線；
[0047]圖6示出了實施例5中的多層膜材料在垂直于膜面方向的磁化曲線。
【具體實施方式】
[0048]以下實施例僅用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的發(fā)明范圍。該領(lǐng)域的技術(shù)工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。如無特別說明，所采用的方法是本領(lǐng)域常用的方法和設(shè)備。
[0049]實施例1
[0050]本實施例是運用本發(fā)明提供的方法得到的第一種具有垂直磁各向異性的多層膜材料，如圖1(a)所示，它的結(jié)構(gòu)為由下至上順序設(shè)置的:熱氧化的硅基片I ;MgO氧化物勢壘層2，其厚度為2nm ;C04(lFe4(lB2(l鐵磁層3，其厚度為0.6nm-l.8nm ；Mo核心非磁性層4，其厚度為Inm ；Co40Fe40B20鐵磁層5,其厚度為0.6nm-l.8nm ；MgO氧化物勢魚層6,其厚度為2nm。
[0051]本實施例的垂直各向異性多層膜材料的制備方法為:采用磁控濺射的方法，本底真空優(yōu)于5X 10_5Pa，用Ar氣作為濺射氣體，在Si片上依次沉積如圖1 (a)所示的垂直各向異性多層膜材料的各層膜。其中，沉積完成之后，將垂直各向異性多層膜材料在300°C下真空退火兩個小時。
[0052]圖2和3分別給出了本實施例多層膜材料中部分典型樣品在垂直于膜面和平行于膜面方向的磁化曲線。從圖中可以看到多層膜材料表現(xiàn)出明顯的垂直各向異性，而且隨著Co40Fe40B20厚度的降低而增加。當(dāng)C04ciFe4tlB2O的厚度為1.0nm時，垂直各向異性能已經(jīng)足以克服退磁能，從而使得磁矩的易軸垂直于膜面。從圖2中可以看出，樣品在_2000e至2000e區(qū)間有一段平行的部分，說明這一段樣品的磁矩幾乎不隨外場變化，即為反鐵磁耦合。顯然，本實施例中成功的制備了在垂直方向的人工反鐵磁。在MgO/CoFeB/Mo/CoFeB/MgO結(jié)構(gòu)中，盡管其垂直各向異性主要來自于MgO/CoFeB (或CoFeB/MgO)界面，但是研究表明，在這個體系中，非磁性層的選擇也對系統(tǒng)的垂直各向異性的強度起到了重要的作用。已有研究表明，當(dāng)使用Mo時，Mg0/CoFeB/Mo (或Mo/CoFeB/MgO)體系可以得到大的垂直各向異性，除此之外，兩層CoFeB之間的反鐵磁耦合也是通過Mo進行傳導(dǎo)的。[0053]實施例2
[0054]本實施例中的多層膜結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，其結(jié)構(gòu)由下至上為:熱氧化的硅基片I ;MgO氧化物勢壘層2，其厚度為2nm ；Co40Fe40B20鐵磁層3，其厚度為0.6nm-l.8nm ；Mo核心非磁性層4,其厚度為Inm ；Co40Fe40B20鐵磁層5,其厚度為0.6nm-l.8nm ；MgO氧化物勢壘層6，其厚度為2?。
[0055]本實施例的垂直各向異性多層膜材料的制備方法為:采用磁控濺射的方法，本底真空優(yōu)于5X 10_5Pa，用Ar氣作為濺射氣體，在Si片上依次沉積垂直各向異性多層膜材料的各層膜。沉積完成之后，將垂直各向異性多層膜材料在400°C下真空退火兩個小時。
[0056]本實施例多層膜材料的磁性能與實施例1的多層膜材料相比基本相同，具體說:C04ciFe4ciB2ci磁矩由面內(nèi)轉(zhuǎn)向垂直方向的厚度仍然為1.1nm0也就是說“MgO/CoFeB/Mo/CoFeB/MgO”垂直人工反鐵磁材料表現(xiàn)良好的熱穩(wěn)定性，特別是本實施例中的退火溫度為400°C，已經(jīng)超出了 MgO隧道結(jié)所需要的350°C。
[0057]實施例3
[0058]本實施例中的多層膜結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，其結(jié)構(gòu)由下至上為:熱氧化的硅基片I ;Mg0氧化物勢壘層2，其厚度為2nm ；Co40Fe40B20鐵磁層3，其厚度為0.6nm-2nm ；Mo核心非磁性層4，其厚度為Inm ；Co40Fe40B20鐵磁層5，其厚度為1.1nm ；Mg0氧化物勢壘層6，其厚度為2nm。
[0059]本實施例的垂直各向異性多層膜材料的制備方法為:采用磁控濺射的方法，本底真空優(yōu)于5X 10_5Pa，用Ar氣作為濺射氣體，在Si片上依次沉積垂直各向異性多層膜材料的各層膜。沉積完成之后，將垂直各向異性多層膜材料在300°C下真空退火兩個小時。
[0060]圖4給出了本實例中部分典型樣品垂直于膜面的磁化曲線。從圖中可以看出，在本實例中，靠近基底的CoFeB層厚度變化會影響反鐵磁耦合的強度。在本實例中，當(dāng)上層的CoFeB層厚度為IIA時，樣品在反鐵磁耦合狀態(tài)下表現(xiàn)出來的磁矩較小。
[0061]實施例4:
[0062]本實施例中的多層膜結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，其結(jié)構(gòu)由下至上為:熱氧化的硅基片I ;Mg0氧化物勢壘層2，其厚度為2nm ;C04(lFe4(lB2(l鐵磁層3，其厚度為1.1nm ；Mo核心非磁性層4，其厚度為Inm ；Co40Fe40B20鐵磁層5，其厚度為0.6_2nm ；Mg0氧化物勢壘層6，其厚度為2nm。
[0063]本實施例的垂直各向異性多層膜材料的制備方法為:采用磁控濺射的方法，本底真空優(yōu)于5X 10_5Pa，用Ar氣作為濺射氣體，在Si片上依次沉積垂直各向異性多層膜材料的各層膜。沉積完成之后，將垂直各向異性多層膜材料在300°C下真空退火兩個小時。
[0064]圖5給出了本實例中部分典型樣品垂直于膜面的磁化曲線。從圖中可以看出，在本實例中，位于上層的CoFeB層厚度變化也會影響反鐵磁耦合的強度。在本實例中，當(dāng)接近基片的CoFeB層厚度為9A時，兩個鐵磁層垂直方向上有效磁矩大小最為接近1:1的關(guān)系，從而使得樣品中的磁矩在反鐵磁耦合狀態(tài)下?lián)碛凶钚〉拇呕瘡姸取?br> [0065]實施例5:
[0066] 本實施例中的多層膜結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，其結(jié)構(gòu)由下至上為:熱氧化的硅基片I ;Mg0氧化物勢壘層2，其厚度為2nm Ko4c1Fe4c1B2c1鐵磁層3，其厚度為1.1nm ；Mo核心非磁性層4，其厚度為0.4-2.2nm ；Co40Fe40B20鐵磁層5，其厚度為1.1nm ；Mg0氧化物勢壘層6，其厚度為2nm。
[0067]本實施例的垂直各向異性多層膜材料的制備方法為:采用磁控濺射的方法，本底真空優(yōu)于5X 10_5Pa，用Ar氣作為濺射氣體，在Si片上依次沉積垂直各向異性多層膜材料的各層膜。沉積完成之后，將垂直各向異性多層膜材料在300°C下真空退火兩個小時。
[0068]圖6給出了本實例中部分典型樣品垂直于膜面的磁化曲線。從圖中可以看出，在本實例中，非磁性層Mo層的厚度變化也會影響反鐵磁耦合的強度。在本實例中，可以看出，當(dāng)Mo=IO A時，樣品可以在最大的外場下維持反鐵磁耦合。
[0069]實施例6
[0070]本實施例中的多層膜與實施例1中結(jié)構(gòu)相似，但是核心非磁性層采用Mo/Ta/Mo復(fù)合層，結(jié)構(gòu)由下至上為:熱氧化的硅基片I ;MgO氧化物勢壘層2，其厚度為2nm ；Co40Fe40B20鐵磁層3,其厚度為0.6nm-l.8nm ；Mo/Ta/Mo核心非磁性復(fù)合層4,其中Mo層單層厚度為0.4nm, Ta層厚度為0.2nm ；Co40Fe40B20鐵磁層5,其厚度為0.6nm_l.8nm ；MgO氧化物勢魚層6，其厚度為2nm。
[0071]本實施例的垂直各向異性多層膜材料的制備方法為:采用磁控濺射的方法，本底真空優(yōu)于5X 10_5Pa，用Ar氣作為濺射氣體，在Si片上依次沉積垂直各向異性多層膜材料的各層膜。沉積完成之后，將垂直各向異性多層膜材料在300°C下真空退火兩個小時。
[0072]本實施例多層膜材料的磁性能與實施例1的多層膜材料相比基本相同，具體說:Co4ciFe4tlB2tl磁矩由面內(nèi)轉(zhuǎn)向垂直方向的厚度仍然為1.lnm。說明當(dāng)使用非磁性核心復(fù)合層時，依然可以得到具有垂直各向異性的反鐵磁耦合多層膜。
[0073]最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種具有垂直各向異性的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)多層膜，其特征在于，所述人工反鐵磁多層膜包括至少兩層氧化物勢壘層和位于每相鄰兩層氧化物勢壘層之間的一鐵磁-非磁復(fù)合層；所述鐵磁-非磁復(fù)合層包括兩層鐵磁層以及位于兩層鐵磁層之間的一層核心非磁性層。
2.如權(quán)利要求1所述的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)多層膜，其特征在于，所述的核心非磁性層由Ta，Mo，Ru，Pd，Au，Hf, V, Ti, Cu, Pt, Cr, W 中的至少一種組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)多層膜，其特征在于，核心非磁性層的厚度為 0.2_5nm。
4.如權(quán)利要求1所述的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)多層膜，其特征在于，鐵磁層的單層厚度為0.5-10nm ;各鐵磁層的制作材料相同或不同，各鐵磁層的制作材料厚度相同或不同。
5.如權(quán)利要求1所述的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)多層膜，其特征在于，所述氧化物勢壘層采用包括鎂氧化物、鋁氧化物或鎂鋁氧化物的金屬氧化物中的一種或多種制備。
6.如權(quán)利要求1或5所述的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)多層膜，其特征在于，所述氧化物勢壘層的單層厚度為0.5-10nm。
7.如權(quán)利要求1、5或6所述的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)多層膜，其特征在于，各氧化物勢壘層的制作材料相同或不同，各氧化物勢壘層的制作材料厚度相同或不同。
8.如權(quán)利要求1所述的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)多層膜，其特征在于，所述的人工反鐵磁多層膜還包括一基片層；所述基片層位于位于最外層的氧化物勢壘層的外側(cè)。
9.如權(quán)利要求8所述的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)多層膜，其特征在于，在基片層與其相鄰的氧化物勢壘層之間還有緩沖層。
10.如權(quán)利要求1、8或9所述的人工反鐵磁結(jié)構(gòu)多層膜，其特征在于，在另一最外層的氧化物勢壘層的外層，還有保護層。
【文檔編號】H01F10/32GK103956249SQ201410133550
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】張勖, 蔡建旺 申請人:中國科學(xué)院物理研究所