Vol.19 No.4 姜宏伟等：低饱和场巨磁电阻金属多层膜NisFez/Cul的结构与磁电阻 ·361· 选用普通盖玻片，衬底采用循环水冷却.靶材为Ni,Feo合金、高纯度Cu和纯Fe.溅射速率分 别NiFe为0.22nm/s;Cu为0.11nm/s;Fe为0.17nm/s.速率由台阶仪测厚结合X射线小角衍 射谱而定.在制膜之前先在基片上镀一层厚l0nm的Fe作为缓冲层(buffer layer).磁电阻的 测量采用标准四探针法， 2实验结果与分析 2.1巨磁电阻效应一大的磁电阻值及其振荡 图1是Fe(10nm)[NiFe(1.5nm)/Cu(2.2nm]30的X射线小角衍射谱.由图1可以看到一 级衍射峰很尖锐，这表明多层膜的周期结构良好， 定义磁电阻为：△RWR(%),AR=R-R,R为零场电阻，R为饱和场电阻.图2是室温下 Fe(l0nm)/儿NiFe(1.5nm)/Cu(tnm)]30多层膜的磁电阻与Cu层厚度的关系曲线.这是典型的 巨磁电阻振荡曲线，多层膜的磁电阻值随Cu层厚度的变化而振荡，周期为1.2nm.在Cu层厚 度t=1,2.2nm时出现2个峰值分别为19.4%和11.7%，饱和场分别为~6.4×104Am,~8 ×103A/m.在77K下磁电阻值分别为33.2%和27.6%.图3(a),(b)分别是第1,2峰的磁电阻 与外场关系的曲线.这些结果基本上与Parkin,Nakatani)等人的工作相一致，但是本文图3 中第2峰的磁电阻更大一些. 300 20 200 15 10 100 kothnwwwpwh 0 0 3 6 0.51.01.52.02.53.03.54.0 20/(°） Cu层厚Wnm 1 Fe(10 nm)[NiFe(1.5 nm)/Cu(2.2 nm)] 图2室温下Fe(10nm)/INiFe(I.5nm)/Cu(tnm)l 30的X射线小角衍射谱 30多层膜的饱和磁阻与Cu层厚度的关系曲线 30 ●77K 30 ·室温 ·77K 。室温 20 20 10 10 0 -24-16-8081624 -24-16 -80 16 HW×I0kAm HW×10(kA·m- 图3磁电阻与外加磁场强度的关系曲线 (a)Fe(10nm)[NiFe(1.5nm)/Cu(1nm)l30样品；(b)Fe(10nm)NiFe(1.5nm)/Cu(2.2nm)l30样品v ol . 19 No .4 姜宏伟等 : 低饱和 场 巨磁 电阻金属 多层膜 冲80 eF 2 夕c u 的结构 与磁 电阻 . 3 61 · 选用普通 盖玻 片 , 衬 底采 用循 环 水冷却 . 靶 材为 两 80 eF 2。 合金 、 高纯 度 C u 和 纯 eF · 溅 射速率 分 别 M eF 为 .0 2 2 n耐;5 c u 为 0 . 1 11 m / s ; eF 为 o . 17 n耐 5 . 速率 由台 阶仪 测厚 结 合 x 射线 小角 衍 射谱而定 . 在 制膜 之前 先 在基 片上 镀 一层厚 10 nr 的 eF 作 为缓冲 层 (b u fe r l a ye )r . 磁 电阻的 测量 采用 标准 四 探 针法 . 2 实验 结果与分析 2 . 1 巨磁电阻 效应— 大 的磁 电阻值及其振荡 图 1 是 eF ( 10 nm ) 〔预 eF (l . s nl )/ C u (2 . 2 nm )] 30 的 X 射线 小角 衍射 谱 . 由图 1 可 以 看到 一 级 衍射 峰很 尖锐 , 这表 明多 层膜 的周期 结 构 良好 . 定义 磁 电阻 为: △刃凡(% ) , d R 一 凡一 尺 , 凡 为零场 电阻 , 尺 为 饱和 场 电阻 . 图 2 是 室温 下 eF ( 10 nm )[/ 瓦eF (l . S ilm ) C/ u( t n m )] 30 多 层膜 的磁 电阻 与 C u 层 厚 度 的 关系 曲线 . 这是 典 型 的 巨 磁 电阻 振 荡 曲线 . 多层 膜 的磁 电阻值 随 C u 层厚 度 的变化 而振 荡 , 周期 为 1 . 2 nm . 在 C u 层 厚 度 t =l , .2 2 nm 时出现 2 个峰 值 分 别 为 1.9 4 % 和 1 . 7 % , 饱 和 场分 别 为 一 6 .4 x 10 4 刀m , 一 8 x 10 ’ 户山n . 在 7 K 下磁 电阻值分 别 为 3 . 2 % 和 27 . 6 % . 图 3( a) , (b) 分 别是 第 1 , 2 峰 的磁 电阻 与外 场 关系 的 曲线 . 这些结 果基 本 上 与 P a ikr nlz 〕 , Na ka 腼 3[] 等 人 的工作 相 一致 , 但是 本文 图 3 中第 2 峰 的磁 电阻更大 一些 . n éù、0 ù f o ,一, . 1 国密樱岁、 nUē” é 0C 乙, l . `n 侧票、 3 2口/ ( o ) 0 5 1 0 1 5 2 . 0 Z j 3 . 0 C u层厚 t/ lun 3 . 5 4 . 0 图1 F e 3 0 小角宕骗 “ C u `, · , n m ” 图 2 室温下 F e ( 1 0 n m ) 1 I N I F e ( 1 . 5 n m ) 1 C u ( t n m )l 3 0多层膜 的饱和磁阻与 C u层厚度 的关 系曲线 国留翅岁、 . 7 7 K 。 室 温 ? . 7 7 K 二 人 _ ’ “ 一 2 4 一 16 一 8 1 6 2 4 on é八UC 、一、, 1 . 1 国密祖岁、 一 2 4 一 16 一 8 0 8 16 24 付 x 10 4 (kA · m 一 ’ ) 付 x 一0 4 (认 · m 图3 磁 电阻与外加磁场强度的关系 曲线 ( a ) Fe 。 o n m )IN I F e (l . s n m )/ C u 。 n m )130样品 ; ( b ) F e 。 o n m ) IN I F e ( l . s n m )z C u ( 2 . 2 n m )130样品