·50· 北京科技大学学报 2000年第1期 10 的交换耦合，所以交换偏场H反而变小；而厚 8 度超过100nm后，晶粒尺寸变化不大，钉扎场 .0 也就相对稳定. NiO对NiFe薄膜的钉扎作用还与基片本身 Ta (12 nm)/NiO (50nm)/ 的平整状况有关.图4是缓冲层(Ta)厚度与钉扎 NiFe (7nm)/Ta (9nm) 0 场的关系曲线.样品结构为基片Ta(x)NiO(50)/ 68101214 NiFe(7)/Ta(9),其中x分别为0,6,12,16,20nm.从 Ar/O(体积比) 图1交换偏场H与Ar/O,的关系（溅射气压为0.57Pa) 图中可以看到，随着Ta层厚度的增加，钉扎场 Fig.1 Exchange bias field H as a functon of the ration of 也随之加大，并在l2nm处达到峰值；Ta层厚度 Ar to O 进一步增加，钉扎场略有减小，但基本稳定在 10 Ta (12nm)/NiO (50nm)/ 1.61.8kAm之间.表明适当厚度的缓冲层Ta 8 NiFe (7nm)/Ta (9nm) 能够有效的提高钉扎场. 图5是NiFe层厚度与钉扎场的关系，样品 结构为基片/Ta(12)NiO(50)/NiFe(x)/Ta(9),单位 2 是nm.从图中发现，钉扎场与NiFe层的厚度成 0 反比，这一结果符合Malozemoff的随机场模 0.5 0.6 0.70.8 0.9 1.0 型，并与其他文献报道是一致的. 溅射气压Pa 10 图2溅射总压与钉扎场的关系(A/O,体积比为7I) Fig.2 Exchange bias field H..as a functin of sputtering 8 pressure 6 NiO的钉扎作用与NiO的自身厚度有关， ~般认为NiO的厚度达到50nm后，其对NiFe 4 的钉扎作用与NO厚度无关.为此，我们制备 了不同厚度的NiO样品，其结构为Ta(12)NiO 10 15 20 n/nm (x)NiFe(7)/Ta(9),得到了Hx与NiO的厚度的关 图4缓冲层Ta的厚度与钉扎场的关系 系曲线，结果与文献报道不太一致，如图3所 Fig.4 Exchange bias field as a function of the thickness 示.从图中发现，随着NO厚度的加厚，钉扎场 of Ta Hx逐渐变大，NiO的厚度为50nm时，H.最大： 11 随着NiO厚度的进一步增大，Hx反而减小；当 10 NiO的厚度超过100nm后，NiO对NiFe的钉扎 作用变化不明显.这可能与NO的晶粒度的大 6 小有关，当NiO厚度超过50m以后，其晶粒要 有所长大，而过大的NiO晶粒不利于NiO/NiFe 10 6 810 2 OIF/nm 8 图5NFe层厚度与钉扎场的关系 6 (溅射气压为0.57Pa,Ar/0,(体积比)=7/1) Fig.5 Exchange bias field as a functiion of the thickness of Ta (12nm)/NiO (xnm) NiFe layer NiFe (7nm)/Ta (9nm) 通过优化工艺，己经能够将NiO对NiFe 0 20 40 6080 100 120 (7nm)层的钉扎场稳定在8.8kAm左右，这一数 Ovo/nm 值己基本满足制备自旋阀的需要，为此制备了 图3NO厚度与钉扎场的关系 NO钉扎的自旋阀.自旋阀的样品结构为：基片/ Fig.3 Exchange bias field as a function of Ta/NiO/NiFe/Cu/NiFe/Ta.图6为NiO钉扎的自旋 the thickness of NiO忿’“ 〔 ，‘ ， 技 大 学 学 报 年 第 期 体积 匕 图 交 换偏 场 与 的 关 系 溅 射气 压 为 介 ， ‘ 朋 ‘ 一 肖墨一 的交 换祸 合 ， 所 以交 换偏场 、 反而 变 小 而 厚 度 超 过 后 ， 晶粒尺 寸 变化不 大 ， 钉 扎场 也 就 相 对 稳定 对 薄膜 的钉 扎 作用还 与基 片本 身 的平 整状况有 关 图 是 缓冲层 厚度 与钉扎 场 的 关系 曲线 ， 样 品 结 构 为 基片瓜 其 中 分 别 为 ， ， ， ， 从 图 中可 以看 到 ， 随着 层 厚 度 的增 加 ， 钉 扎场 也 随 之 加 大 ， 并在 处 达 到 峰值 层 厚度 进一 步 增 加 ， 钉 扎 场 略 有 减 小 ， 但基 本稳 定在 一 之 间 表 明适 当厚度 的缓冲 层 能够 有 效 的提 高钉扎场 图 是 层 厚 度 与钉 扎 场 的 关系 ， 样 品 结 构 为基 片 加 江 ， 单位 是 从 图 中发现 ， 钉扎 场 与 层 的厚 度 成 反 比 ， 这 一 结 果 符合 的随 机 场 模 型 ， 并 与 其他文 献报道 是 一 致 的‘ ， ︵ 一其、。乙工减甲 一几 ︵ ﹄军。乙、工城字 厂︵、一乙减甲 溅射 气 压爪 图 溅 射 总 压 与钉 扎 场 的 关 系 体积 比为 二 此 的钉 扎 作 用 与 的 自身 厚度有 关 ， 一 般认 为 的 厚度 达 到 后 ， 其对 的钉 扎 作 用 与 厚 度 无 关 为 此 ， 我们 制 备 了不 同 厚度 的 样 品 ， 其 结构 为 肘 加 ， 得 到 了 、 与 的厚度 的 关 系 曲线 ， 结 果 与 文 献 报 道 不 太 一 致 ， 如 图 所 示 从 图 中发现 ， 随 着 厚 度 的加 厚 ， 钉 扎 场 、 逐渐 变 大 ， 的厚 度 为 时 ， 从 兀 最 大 随着 厚 度 的进一 步增 大 ， 从 、 反 而减 小 当 的厚 度超 过 后 ， 对 的钉 扎 作 用 变化 不 明 显 这 可 能与 的 晶粒度 的大 小有关 ， 当 厚 度 超过 以后 ， 其 晶粒 要 有 所 长大 ， 而 过 大 的 晶粒 不 利 于 加 占几 角 图 缓 冲 层 的厚 度 与钉 扎场 的 关 系 一公益 ， 卜 几 一 一 ︵ 一厂、一乙城甲 氏 “ 加印 图 厚 度 与钉扎 场 的关 系 氏 加 图 层厚 度 与 钉 扎 场 的关系 溅射气 压 为 ， 体积 比 · 五 扭 通过优化 工 艺 ， 已 经 能够 将 对 层 的钉 扎场稳 定在 左右 ， 这 一数 值 已 基 本满 足制备 自旋 阀 的需 要 ， 为此制 备 了 钉 扎 的 自旋 阀 自旋 阀 的样 品结构为 基 片 几入 闪 图 为 钉扎 的 自旋