,714 北京科技大学学报 第29卷 垂直磁场方向台阶几乎出现在克尔角为0附近，而 偏转 对以Sⅰ为衬底的三层膜平行与垂直磁场方向台阶 0.05 没有出现在克尔角为0的位置，而是发生了位移. 0.04 TOS 对于以K9玻璃为衬底的三层膜未出现台阶状磁滯 0.03 回线， 0.02 0.01 0.10 0 0.08 (a) TOS -0.01 0-C0 0.06 -0.02 -Cw/Co perwy 0.04 -0.03 0.02 0.04 0.05 16-12-840 481216 -0.02 磁场强度kAm) -0.04 -LF/LM 0.06 TFAL.M 图4沉积在TO6上的C0单层膜和Qu/C0双层膜平行于外加磁 -0.08 场(LFLM的磁滞回线 0.10 -16-12-8 40481216 Fig.4 MOKE hysteresis loops for single Co layer and Cu/Co layers 磁场强度(kAm) deposited on TOS under longitudinal field 0.04 (b)Si100] 0.02 从图3中可以看出，沉积在T0S、单晶Si(100) 衬底上的三层膜分别观察到了台阶状磁滞回线，而 K9玻璃则不同.这是由于TOS和单晶Si的基底表 LF/LM 0.02 TF/LM 面比较光滑.Daboo等人闺研究发现，直接沉积在 衬底上的薄膜要比沉积在Au种子层上的薄膜界面 0.04 粗糙度大，导致耦合强度非常小.因此对于K9玻璃 0.0616 基底，表面平整度较差，导致界面粗糙度增大，严重 -12-8 40481216 磁场强度化A·m) 破坏了层间耦合，另一方面，单晶Si(100)是有晶粒 0.06 取相的，比非晶态衬底更有利于诱导底层C0的有 0.04 K9-glass 序结构，可以诱导底层C。具有与其相同的结构，区 0.02 分于由间隔层Cu诱导的上层Co的(111)结构，从 而导致磁矩翻转不一致，按照Daboo的研究，对铁 0 磁/非磁/铁磁三层膜耦合，台阶的位置与上下铁磁 -0.02 层的厚度密切相关，上下铁磁层的厚度不同，磁滞回 -LF/LM -0.04 TF/LM 线出现台阶的位置不同，对上下铁磁层相同和上层 与下层铁磁层厚度比为2：1的两个典型的磁滞回线 -0.06 16 -12 -84048 1216 如图5所示.当两个C0层的厚度相等时，磁化相 磁场强度依Am) 同，台阶应该基本在同一水平线上，如图5(a)的计 图3分别是沉积在不同衬底上的Co/Cu/Co三层膜垂直和平行 算结果；当两层厚度不同时，台阶的相对位置将改 外加磁场的磁滞回线 变，如5(b)所示.模拟计算出底层C0的厚度是顶层 Fig-3 MOKE hysteresis loops for Co/Cu/Co sandwiches deposited 的一半，因此通过鉴别相关测量阶段的相对位置，可 on different substrates under longitudinal and transverse fields 以决定两层C0的厚度和磁化比·本实验中顶层与 图4分别是沉积在TOS上的Co单层膜和Cu/ 底层Co均采用2.7nm相同厚度，按照Daboo的理 Co双层膜在纵向Krr效应下测量的纵向外加磁场 论计算模型台阶应出现在克尔角为0的位置附近， 方向的磁滞回线，从图4可以看出，沉积在TOS上 如图5(a)所示的位置.然而从图3中可以看到，以 的2.7nmCo膜的矫顽力要比沉积在TOS/Cu 单晶Si为衬底的Co/Cu/Co三层膜的磁滯回线台阶 (2nm)上同样厚度的Co膜的矫顽力大2kAm1, 并未出现在克尔角为0附近的位置，说明在硅和铜 对比沉积在TOS上的三层膜T0S/Co/Cu/Co,台 上制备的钴膜，其磁化强度差别较大，结构与衬底关 阶出现在2kAm-1左右，可以看出底层Co先发生 系较大垂直磁场方向台阶几乎出现在克尔角为0附近‚而 对以 Si 为衬底的三层膜平行与垂直磁场方向台阶 没有出现在克尔角为0的位置‚而是发生了位移． 对于以 K9玻璃为衬底的三层膜未出现台阶状磁滞 回线． 图3 分别是沉积在不同衬底上的 Co／Cu／Co 三层膜垂直和平行 外加磁场的磁滞回线 Fig．3 MOKE hysteresis loops for Co／Cu／Co sandwiches deposited on different substrates under longitudinal and transverse fields 图4分别是沉积在 TOS 上的 Co 单层膜和 Cu／ Co 双层膜在纵向 Kerr 效应下测量的纵向外加磁场 方向的磁滞回线．从图4可以看出‚沉积在 TOS 上 的2∙7nm Co 膜 的 矫 顽 力 要 比 沉 积 在 TOS／Cu （2nm）上同样厚度的 Co 膜的矫顽力大2kA·m —1‚ 对比沉积在 TOS 上的三层膜 TOS／Co／Cu／Co‚台 阶出现在2kA·m —1左右‚可以看出底层 Co 先发生 偏转． 图4 沉积在 TOS 上的 Co 单层膜和 Cu／Co 双层膜平行于外加磁 场（LF／LM）的磁滞回线 Fig．4 MOKE hysteresis loops for single Co layer and Cu／Co layers deposited on TOS under longitudinal field 从图3中可以看出‚沉积在 TOS、单晶 Si（100） 衬底上的三层膜分别观察到了台阶状磁滞回线‚而 K9玻璃则不同．这是由于 TOS 和单晶 Si 的基底表 面比较光滑．Daboo 等人［4］ 研究发现‚直接沉积在 衬底上的薄膜要比沉积在 Au 种子层上的薄膜界面 粗糙度大‚导致耦合强度非常小．因此对于 K9玻璃 基底‚表面平整度较差‚导致界面粗糙度增大‚严重 破坏了层间耦合．另一方面‚单晶 Si（100）是有晶粒 取相的‚比非晶态衬底更有利于诱导底层 Co 的有 序结构‚可以诱导底层 Co 具有与其相同的结构‚区 分于由间隔层 Cu 诱导的上层 Co 的（111）结构‚从 而导致磁矩翻转不一致．按照 Daboo 的研究‚对铁 磁／非磁／铁磁三层膜耦合‚台阶的位置与上下铁磁 层的厚度密切相关‚上下铁磁层的厚度不同‚磁滞回 线出现台阶的位置不同‚对上下铁磁层相同和上层 与下层铁磁层厚度比为2∶1的两个典型的磁滞回线 如图5所示．当两个 Co 层的厚度相等时‚磁化相 同‚台阶应该基本在同一水平线上‚如图5（a）的计 算结果；当两层厚度不同时‚台阶的相对位置将改 变‚如5（b）所示．模拟计算出底层Co 的厚度是顶层 的一半‚因此通过鉴别相关测量阶段的相对位置‚可 以决定两层 Co 的厚度和磁化比．本实验中顶层与 底层 Co 均采用2∙7nm 相同厚度‚按照 Daboo 的理 论计算模型台阶应出现在克尔角为0的位置附近‚ 如图5（a）所示的位置．然而从图3中可以看到‚以 单晶 Si 为衬底的 Co／Cu／Co 三层膜的磁滞回线台阶 并未出现在克尔角为0附近的位置‚说明在硅和铜 上制备的钴膜‚其磁化强度差别较大‚结构与衬底关 系较大． ·714· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷