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《非磁性金属隔离层BiAg和Cu对多层膜性能的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第51卷第17期2006年9月论文非磁性金属隔离层Bi,Ag和Cu对多层膜性能的影响①②②②①③李明华于广华朱逢吾曾德长赖武彦(①华南理工大学机械学院,广州510640;②北京科技大学材料物理系,北京100083;③中国科学院物理研究所,北京100080.E-mail:limh@scut.edu.cn)摘要采用磁控溅射方法制备了Ta/NiFe/Bi(Ag,Cu)/FeMn/Ta和Ta/NiFeⅠ/FeMn/Bi(Ag,Cu)/NiFeⅡ/Ta多层膜.通过X射线衍射研究了薄膜样品Ta/NiFe/Bi(Ag,Cu)/FeMn/Ta的
2、织构.在NiFeⅠ/FeMn界面沉积大量的Cu也不会影响FeMn层的(111)织构.与此相反,在NiFeⅠ/FeMn界面沉积少量的Bi和Ag,FeMn层的织构就会受到破坏.研究发现,这与隔离层原子的晶体结构和晶格常数有关.在Ta/NiFeⅠ/FeMn/Bi(Ag,Cu)/NiFeⅡ/Ta多层膜中,研究了反铁磁薄膜FeMn与铁磁薄膜NiFeⅠ和NiFeⅡ间的交换耦合场Hex1和Hex2相对于非磁金属隔离层Bi,Ag和Cu厚度的变化关系.实验结果表明,随着非磁金属隔离层厚度的增加,Hex1的大小基本不变,保持在10.35～11.15
3、kA/m之间.交换偏置场Hex2随着Bi,Ag和Cu厚度的增加急剧下降并趋于平滑.当Bi,Ag和Cu的厚度分别为0.6,1.2和0.6nm时,交换偏置场Hex2下降为0.87,0.56和0.079kA/m.此后,随着隔离层厚度的增加交换偏置场Hex2基本不变.关键词NiFe/FeMn非磁隔离层交换耦合场晶格匹配表面偏聚当铁磁(FM)和反铁磁(AFM)材料双层膜被磁场FeMn中交换耦合场随非磁隔离层厚度变化存在着振冷却到反铁磁层的尼尔温度以下时,就会在铁磁材荡现象.其实,交换耦合所表现出来的这些现象除了料中产生一个单方向的各向异性
4、.这种现象称为交与所研究的系统有关以外,还与隔离层材料有关,至换偏置,也称为交换各向异性.这个现象最初是于与隔离层材料的哪些具体因素有关,未见到进一[1]Meiklejohn和Bean在1956年研究被反铁磁CoO包裹步的报道.交换耦合的本质是一种界面现象,所以获的Co颗粒时发现的.由于铁磁/反铁磁层间的耦合,取实际材料FM/非磁隔离层/AFM结构中界面微结构铁磁层的磁滞回线将沿磁场轴移动(其中偏移的大小的详细信息,对于更好地认识交换耦合的本质具有被称为交换偏置场Hex),同时铁磁层薄膜表现出一个重要意义.本文系统地研究了Ta/
5、NiFe/Bi(Ag,Cu)/增大的矫顽力Hc.近年来,这种效应在制作高密度记FeMn/Ta和Ta/NiFeⅠ/FeMn/Bi(Ag,Cu)/NiFeⅡ/Ta多层录硬盘读头的巨磁电阻自旋阀多层膜中起到非常关膜.实验结果表明,薄膜样品的织构同隔离层原子与[2]键的作用,所以这又重新推动了关于其物理机制NiFe层晶格匹配状况有一定关系.当隔离层与NiFe的研究.尽管研究人员已对各种交换耦合系统作了层晶体结构相同且晶格常数相近时,FeMn层有很好[3,4][5,6]大量的实验研究和理论探讨,但对交换耦合的的(111)织构;当隔离层同N
6、iFe层晶体结构相同但晶机制仍不十分清楚.格常数相差较大,或晶体结构不同且晶格常数也相为了探索FM/AFM交换耦合的本质,最近人们研差较大时,便会破坏FeMn层的(111)织构.在研究究了FM/非磁金属隔离层/AFM系统.例如,Göke-Ta/NiFeⅠ/FeMn/Bi(Ag,Cu)/NiFeⅡ/Ta薄膜中交换耦[7]meijer等人研究了NiFe/Cu(或Ag,Au)/CoO间的交合场与隔离层厚度的关系时,NiFeⅠ/FeMn的交换偏换耦合,认为这种经过非磁隔离层的FM和AFM的交置场的大小基本不变,保持在10.35～11.1
7、5kA/m之换耦合是一种距离达几个纳米的长程耦合,交换耦间,而FeMn/NiFeⅡ的交换偏置场随着Bi,Ag和Cu合场强度随隔离层厚度的增加而指数降低,耦合范厚度的增加急剧下降并趋于平滑.此外,当隔离层原围可用与隔离层材料性质有关的量—衰减长度L来子为表面活性原子时,它们会上浮到NiFe层表面,[8]表示.而Thomas等人在研究IrMn/非磁金属隔离层影响交换偏置场的大小./CoFe时却发现其衰减长度L很小,他们推测这是由于隔离层材料中的针孔效应造成的.此外,Mewes等1实验[9]人还报道了在NiFe/Cu/FeMn和NiF
8、e/Cr/采用磁控溅射方法在清洗干净的Si(100)基片上1998www.scichina.com论文第51卷第17期2006年9月制备了两组样品.一组样品为Ta(10nm)/NiFe(16的(111)织构.图1(e)~(h)是样品Ta(10nm)/NiFe(1
