Vol.22 No.1 柴春林等：NO钉扎的自旋阀的结构和磁性 ·51· 阀的磁电阻变化曲线，MR比值约为2.2%，钉扎 综上所述，尽管采用反应溅射的万法制备 场为10.48kA/m.在研究中发现，NiO钉扎的自 O钉扎层，其影响因素相对较多，但其工艺比 旋阀对Cu层厚度的关系更明显（相对于FeMn 较稳定，重复性很高.因此这种方法完全可以用 钉扎的自旋阀)，图7为不同Cu层厚度6时，结 来制备自旋阀的钉扎层，并能制备出性能完好 构为基片Ta(12)/Nio(50)/NiFe(4)/Cu(x)/NiFe 的自旋阀多层膜， (10)/Ta(9)的自旋阀的MR一de.曲线.由图可知， 对NO钉扎的自旋阀，Cu层厚度的变化范围比 3结论 较窄，约为3-3.2nm;小于3nm时，两磁层之间 通过对微结构、磁性和制备工艺的瓦：究，已 有较强的耦合，磁矩不能完全的处于平行或反 经能够利用反应溅射的方法制备出NO扎的 平行状态，钉扎场较小；大于3.2nm时，由于分 流作用等原因，磁电阻减小， 自旋阀多层膜，其性能及工艺稳定， 2.5 参考文献 2.0 1 Watanabe K,Tadokro S,Kawabe T,et al.Exchange-based 1.5 Magnetoresistive Elements with Oxide Antiferromagnetic Thin Film.J Mag Soc Japan,1994,18(S1):355 1.0 2 Hwang D G,Park C M,Lee SS.Exchange Biasing in NiO 0.5 Spin Valves.J Mag&Mag Mat,1998,186:265 3 Hwang DG,Lee S S,Park C M.Effect of Roughness Slope -80 -40 0 40 80 on Exchange Biasing in NiO Spin Valves.App Phys Lett. HkA·m) 1998.72(17):2162 图6自旋阀Ti/NiO/Ni证e/Cu/NiFe/Ta的磁电阻变化曲线 4 Jun-ichi Fuhukata,Kazuhiko Hayashi.Hidefumi Yamamo- Fig.6 MR curve for spin-valve multilayer with Ta/NiO/ to,et al.Magnetoresistance in Spin-valve Structures with NiFe/Cu/NiFe/Ta 2.4 Ni-oxide/Co-oxide Bilayer Antiferromagnets.IEEE Trans on Mag,1996,32(3):4621 2.0 5 Chuh-Huang Lai,Thomas C.Anthony,Eiji Iwamura,et al. the Effect of Microstructure and Interface Conditions on 1.6 the Anistropic Exchange Fields of NiO/NiFe.IEEE Trans 1.2 on Mag,1996,32:3419 6 Malozemoff A P.Random-field Model of Exchange Ani- 0.8 2.53.03.54.04.55.0 sotropy at Rough Ferromagnetic-antiferromagnetic Inter- do/nm face.Phys Rev B,1987,35 :3679 图7不同Cu层厚度时，自旋阀Ta/NiO/NiFe//Cu/NiFe/ 7 Hamakawa Y,Hoshiya H,Kawabe H,et al.Spine-valve- Ta的磁电阻MR值 Heads Utilizing Antiferromagnetic NiO Layers.IEEE Fig.7 MR curve of spin-valve Ta/NiO/NiFe/Cu/NiFe/Ta Trans on Mag,1996,32(1):149 with diffrent thickness of Cu layer Structure and Magnetism in NiO Spin-valve CHAI Chunlin,TENG Jiao,YU Guanghua,JIANG Wenbo,ZHU Fengwu,LAI wuyan 1)Material Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Beijing Administration for Entry-Exit Inspection and Quar- atine,Beijing 100022,China 3)Institute of Physics,Chinese Academy of Science,Beijing100080,China ABSTRACT The exchange fields of NiO/NiFe bilayer have been investigated,and the NiO film is depos- ited by dc magnetron reactive sputtering.It has been shown that exchange field is relation to the ratio of Ar/ O:(volume ration),total sputtering pressure and the roughness of substrate.The Ni and O ion in NiO,is anal- yzed by means of XPS.The spin-vavle Ta/NiO/NiFe/Cu/NiFe/Ta pinned by NiO is deposited,and its magne- toresistance reaches 2.2%and pinning field is 10.48 kA/m. KEY WORDS NiO;spin-valve;structure;magnetism从， 。 柴春 林等 钉 扎 的 自旋 阀 的结构和 磁 性 阀 的磁 电阻变化 曲线 ， 比值约 为 ， 钉 扎 场 为 在 研 究 中发现 ， 钉 扎 的 自 旋 阀对 层 厚度 的关 系 更 明显 相 对 于 钉 扎 的 自旋 阀 ， 图 为不 同 层 厚度民 。 时 ， 结 构为基 片 加 的 自旋 阀 的 厂一 。 曲线 由 图可 知 ， 对 钉 扎 的 自旋 阀 ， 层 厚 度 的变化 范 围 比 较 窄 ， 约 为 一 小 于 时 ， 两 磁 层 之 间 有较 强 的祸合 ， 磁 矩 不 能 完全 的处 于 平 行 或 反 平行 状态 ， 钉 扎 场 较 小 大 于 时 ， 由于 分 流作 用 等 原 因 ， 磁 电 阻 减 小 综上 所 述 ， 尽 管采用 反应溅射 的万 法 制备 钉 扎 层 ， 其影 响 因素 相 对较 多 ， 但 其 工 艺比 较 稳定 ， 重复 性很 高 因此这种 方 法完全可 以用 来制备 自旋 阀的钉 扎层 ， 并 能制 备 出性 能完好 的 自旋 阀 多层 膜 馨 一二一 逗翩· 一 ’ 图 自旋 阀 订 舰 舰 的磁 电阻 变化 曲线 · 一 评 舰扭 防 芝 一层州 氏 。 图 不 同 层厚 度 时 ， 自旋 阀 扭 的磁 电阻 值 · 一 舰 扭 月汾 结 论 通过对 微 结 构 、 磁 性和 制备 工 艺 的瓦 究 ， 己 经 能够 利 用 反 应溅射 的方 法制 备 出 叮 扎 的 自旋 阀多层 膜 ， 其 性 能及 工 艺 稳 定 参 考 文 献 ， 几 ， ， 一 ‘〕 ， ， ， ， ， ， ， ， 杖 ， ， 一 ， ， 么 ， 言即 一 一 一 ， ， 一 ， ， 确 ， 于 里三 ， ， 一 一 ， ， ， ， ， 一 ， ， 一 刁 “ ‘，， 丁乙 ‘，， 丫 ，，， 刀火 肠 ，， 刀 刀 ，，， ，， ， ， ， 一 ， ， 场 ， ， ， 加 ， 勿 ， 妙 一 飞初 肘 侧 评 ， 一