Vol.19 No.4 姜宏伟等：低饱和场巨磁电阻金属多层膜5 oFe/Cu的结构与磁电阻 ·363· 2.3热处理对磁电阻的影响 采用磁控溅射方法制取的薄膜样品一般处于亚稳态，有时较低温度长时间的热处理对于 改善样品的质量是一种有效的方法，我们希望通过热处理使原子产生微小移动以消除局部应 力.由于多层膜中单层的厚度只有1~2m,因而热处理的温度不宜太高，否则将引起不同层 之间原子的长程互扩散，破坏多层膜的周期结构，使膜的质量变坏.此外，不同层之间原子的 短程互扩散可以改变相邻磁层间的初始间距，导致层间耦合状态的改变，或者使界面结构状 况发生变化，从而引起磁电阻的变化 真空条件下对样品Fe(10nm)[NFe(1.3nm)/Cu(2.4nm]30退火3h.选择的退火温度为 100℃，150℃，200℃，250℃，300℃.结果发现在退火温度为200℃以下时，样品的磁电阻变 化不明显；当退火温度为250℃时，样品的磁电阻由初始的1.9%变为5.2%，而且饱和场也 明显变小；当退火温度为300℃时，样品的磁电阻降为0.5%（王海、王艾玲、郑鹉.私人通信） 这时的Fe层和Cu层可能已经在相当程度上合金化了.至于退火处理引起了何种微结构上 的变化有待进一步深入研究. 4 结论 通过对NisF/Cu金属多层膜的系统研究，我们优化了制备工艺，获得了结构和物性都 很好的Ni,Fe/Cu金属多层膜样品，并且对多层膜的热稳定性进行了初步的研究， 感谢尹林同志在真空技术方面给予的大力帮助，本项目受到中国科学院KJ951-A1401项目的资助， 参考文献 1 Baibich M N.Broto J M,Fert A,Nguyen van Dau F,et al.Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001) Cr Magnetic Superlattices.Phys Rev Lett,1988,61:2472 2 Parkin SS.Oscillations in Giant Magnetoresistance and Antiferromagnetic Coupling in [Ni,Fe/Cu] Nmultilayers.Appl Phys Lett.1992.60(4):512 3 Ryoichi Nakatani,Toshiyuki Dei,Toshio Kobayashi,et al.Giant Magnetoresistance in Ni-Fe/Cu Multilayers Formed by Ion Beam Sputtering.IEEE Trans Mag,1992,28:2668 4 Miyamoto Y,Yoshitani Y,Nakagawa S,et al.Investigations of GMR Characteristics and Crystal Structures for Nis Fe/Cu Multilayers with Ar Ion Bombardment on Interfaces.IEEE Trans Mag, 1996,32:4719 5 Hossain SA.Pirkle B H,Yanget J,et al.Giant Magnetoresistance Multilayers of High Thermal Stability with Thicker Magnetic Layers.J Appl Phys,1979(8):5817 6 Parkin SS.Giant Magnetoresistance.In:Aspects of Modern Magnetism,Lecture Notes of the English Chinese International Summer School of Physics.Beijing:World Scientific,1995.118V o l . 1 9 N 0 . 4 姜宏伟等 : 低饱 和场 巨磁 电阻金属 多层膜 M o Fe Z夕 c u的结构 与磁 电阻 2 . 3 热处理 对磁电 阻的影 响 采用 磁控 溅射 方 法制 取 的薄膜 样 品一般 处于 亚稳 态 , 有 时 较低温 度 长 时间 的热处理 对于 改善 样 品 的质 量是 一 种有 效 的方法 . 我们 希望 通过 热处理使原 子产生 微 小移 动 以 消除 局部应 力 . 由于 多层 膜 中单层 的厚 度 只有 1 一 Z nm , 因而 热处理 的温度 不宜 太 高 , 否 则将 引起 不 同层 之 间原 子 的长 程 互扩 散 , 破 坏多 层膜 的周 期结 构 , 使膜 的质量 变 坏 . 此 外 , 不 同层 之 间原 子 的 短程 互 扩 散可 以 改 变相邻 磁 层 间 的初 始间距 , 导致 层 间祸合状 态 的 改变 , 或 者使 界 面结 构状 况 发生 变化 , 从而 引起 磁 电阻 的变化 . 真 空条 件 下 对样 品 eF ( 10 nm ) 【预 eF (l . 3 nm ) c/ u( 2 . 4 unI )] 30 退火 3 h . 选择 的退 火 温 度 为 10 ℃ , 1 50 ℃ , 20 0 ℃ , 25 0 ℃ , 30 0 ℃ . 结果 发现 在退火 温度 为 20 0 ℃ 以 下 时 , 样 品的磁 电阻变 化 不 明显 ; 当退 火温 度为 2 50 ℃ 时 , 样 品的磁 电阻 由初 始 的 1 . 9 % 变为 5 . 2 % , 而且 饱和 场也 明显变小 ; 当退 火温度 为 3 0 ℃ 时 , 样 品 的磁 电阻 降为 0 . 5 % ( 王 海 、 王 艾玲 、 郑 鹉 . 私 人 通信 ) 这 时的 两 eF 层 和 C u 层 可能 已 经在 相 当程度 上合金化 了 . 至于退 火处理 引起 了何种 微 结构上 的变 化有 待进 一步 深人 研究 . 4 结论 通 过 对 瓦 80 eF 20 C/ u 金 属 多层 膜 的系 统研究 , 我 们 优化 了制 备 工艺 , 获 得 了结构 和 物性 都 很好的 捕80 eF 20 C/ u 金属多 层膜 样 品 , 并且 对多 层膜 的热稳 定 性进 行 了初 步 的研究 . 感谢尹林 同志在真空 技术方面 给予 的大力帮助 . 本项 目受到 中国科学 院 KJ 9 5 1 一 lA 一 4 01 项 目 的资助 . 参 考 文 献 B ia b i e h M N , B or ot J M , eF rt A , gN u y e n v an 压 u F , e t a l . 肠an t M a g n e ot re s i s` I n c e o f ( 0 0 1 )eF /( 0 0 1 ) C r M ag n e it e S u pe ir a tit e e s . P h y s 掩v 玫 t , 19 8 8 , 6 1 : 2 4 7 2 汽南 n 5 5 . o s c il l a it o n s i n o a n t M铭 n e ot er s i s ant c e a n d A n it fe or m a g n e it c C o 叩l i n g i n [嘶 8 , eF l g /C u ] N ll l ul it l a y e sr . A PP I P h y s eL t . 19 9 2 , 6 0 ( 4 ) : 5 1 2 yR o i e ih N a k a atn i , T o s ih y咖 eD i , T o s h i o oK ab y as h i , e t a l . G an t M ag n e ot er s i s ant e e i n 两 一 eF / C u M u l it l a y e sr oF mr e d by I o n B e am S Pu tet ir n g . IE E E T ar n s M ag , 1 9 9 2 , 2 8 : 2 6 6 8 诵 y am o ot y , Y o s拓 at n i y , N ak ag aw a S , e t a l . I n v e s it g a it o n s o f G M R C h a r a c te ir s it e s an d C ry s atl s ctrU treU s of r iN s , eF . , / C u M l l lit l a y e sr w iht A r I o n B o m恤r d ll l e n t o n I n et ir 认c e s . I E E E T咖 5 M a g , 1 9 9 6 , 3 2 : 4 7 19 oH s s ia n S A , R klr e B H , Y an g e t J , e t al . G a n t M ag n e ot re s i s at cn e M ul it lay e 巧 o f 比g h hT e rm al Sat bi li ty w i ht 刀 1 1 c k e r M a g ne it e aL y e rs . J A P I P场s , 19 7 9 ( 8 ) : 5 8 17 P a r k i n 5 5 . Q a n t M ag n e ot re s i s at n e e . I n : A s pe e ts o f M od e rn M ag n e it s m , eL e t u er N o et s o f ht e E n g l i s 卜 C l l ine s e In et nr a it o n a l S u m e r S c h o o l o f P h y s i e s . B e ij i n g : W o lr d S c i e n it if e , 1 9 9 5 . 1 1 8