專利名稱：具有低場室溫巨磁電阻效應(yīng)的Fe的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息傳感材料中的磁學(xué)量傳感器材料，特別涉及一種具有低場室溫巨磁電阻效應(yīng)的FexC1-x/Fe/Si多層膜材料。
背景技術(shù)：
具有巨磁電阻效應(yīng)的多層膜材料已有不少報道，如在Inomata K，Tezuka N，Okamura S，Kurebayashi H，Hirohata A，Joumal of applied physics，2004，95(11)7234-7236.中報道的Co2Cr1-xFexAl(100nm)/AlOx(1.4nm)/CoFe(3nm)/NiFe(5nm)/IrMn(15nm)/Ta(10nm)多層膜.該多層膜是通過磁控濺射的方法在較高真空的條件下制備的，其室溫巨磁電阻效應(yīng)達(dá)到-19％；在Lucinski T，Hutten A，BrucklH，Heitmann S，Hempel T，Reiss，G.Journal of Magnetism and Magnetic Materials.2004，269(1)78-88.中公開的Ni80Fe20/Col/CuAgAu/Co2多層膜，該多層膜是通過磁控濺射的方法在1.5×10-3mbar的氬氣條件下制備的，其室溫下最大的磁電阻效應(yīng)值為-10％。；在Liu HR，Qu BJ，Ren TL，Liu LT，Xie HL，Li CX，Ku WJ.Journal ofMagnetism and Magnetic Materials.2003.267(3)386-390.中公開的Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta多層膜。該多層膜是通過磁控濺射的方法在高真空的條件下制備的，室溫下最大的磁電阻效應(yīng)值為-9.12％。
這些磁電阻材料的飽和磁場都在幾十奧斯特的量級上，作為低磁場傳感器具有一定的優(yōu)勢。但是這些材料的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，對制備工藝的要求比較苛刻，因此使其大量制備受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有低場室溫巨磁電阻效應(yīng)的FexC1-x/Fe/Si多層膜材料，其特征在于首先，在Si(100)基片上沉積一層Fe薄膜，然后，在Fe薄膜上面沉積一層FexC1-x薄膜。所述Fe薄膜是用純度99.99％的鐵粉熱壓成Fe靶，用激光脈沖沉積方法在真空鍍膜室中，在真空度為5×10-4Pa條件下，使基片在恒定溫度下沉積，獲得鐵薄膜。所述FexC1-x薄膜是采用鐵重量比含量為0-20％的FexC1-x復(fù)合粉冷壓靶材，用激光脈沖沉積方法在真空鍍膜室中，在3-5Pa氬氣條件下，基片在恒定溫度下沉積，獲得鐵碳薄膜。
本發(fā)明的有益效果是1.采用的原材料成本低，在低場室溫條件下具有高性能的正巨磁電阻效應(yīng)。該材料在溫度為300K、外加磁場為100奧斯特的條件下的正磁電阻效應(yīng)可高達(dá)36.6％。2.采用激光脈沖沉積方法制備薄膜，方法簡單，工藝穩(wěn)定，具有很高的制備效率。


圖1為低場室溫巨磁電阻效應(yīng)的Fe0.05C0.95/Fe/Si多層膜結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為所得到的Fe0.05C0.95/Fe/Si多層膜的室溫正磁電阻性能。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明為用激光脈沖沉積方法制備的一種具有的FexC1-x/Fe/Si多層膜材料。是在Si(100)基片1上依次為Fe薄膜2和FexC1-x薄膜3(如圖1所示)。所述具有室溫正巨磁電阻效應(yīng)的FexC1-x薄膜材料的組成為冷壓靶材的成分，其鐵含量(重量比)為0-20％，在具體實(shí)施中，所用靶材的比例為C、Fe0.05C0.95、Fe0.1C0.9Fe0.2C0.8。其制備方法是(僅以Fe0.05C0.95復(fù)合冷壓靶材為例)在真空鍍膜室中用激光脈沖沉積方法，在溫度恒定的Si(100)基片上先后沉積Fe薄膜和FexC1-x薄膜。具體工藝為在真空鍍膜室中進(jìn)行由KrF激光器(Lambda PhysicsLPX205，248nm，25ns FWHM)在真空鍍膜室中沉積，激光重復(fù)頻率控制在6Hz，單脈沖能量為250-300mJ，通過焦距為75cm的透鏡會聚到靶上。靶與激光束夾角約為45°，激光束在靶材上的束斑大小約為0.4cm×0.6cm。靶基距為4cm。實(shí)驗(yàn)中所用基片為Si(100)，大小約為1cm×0.5cm。實(shí)驗(yàn)前，先將基片依次放入丙酮和酒精中用超聲波清洗10min，然后用HF酸腐蝕。沉積過程中溫度保持在300℃。Fe0.05C0.95靶材為冷壓靶材，靶直徑為18mm，厚5mm；Fe靶材為熱壓靶材，靶直徑為18mm，厚5mm。實(shí)驗(yàn)中，抽真空至高于5×10-4Pa以后加熱基片至300℃，開始沉積Fe膜0.5-10分鐘，然后通入氬氣至3-5帕，然后沉積FexC1-x薄膜，時間為6分鐘。沉積結(jié)束后，薄膜自然冷卻至室溫。膜厚度由SEM測量；形貌通過TEM和SEM觀察確定；磁電阻性能由SQUID(超導(dǎo)量子磁強(qiáng)計)測量。FexC1-x薄膜厚度約為20-35nm；Fe薄膜厚度約為0.8-12nm。在同樣制備條件下，不同靶材成分，其薄膜厚度不同。本例成分為Fe0.05C0.95。測試該例Fe0.05C0.95/Fe/Si多層膜樣品的磁電阻性能如圖2所示。
權(quán)利要求
1.具有低場室溫巨磁電阻效應(yīng)的FexC1-x/Fe/Si多層膜材料，其特征在于在Si(100)基片上由下至上依次沉積Fe薄膜和FexC1-x薄膜，進(jìn)而得到FexC1-x/Fe/Si多層膜材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有低場室溫巨磁電阻效應(yīng)的FexC1-x/Fe/Si多層膜材料，其特征在于所述FexC1-x薄膜材料中鐵含量(重量比)為0-20％，以冷壓靶材的比例為準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于磁學(xué)量傳感器材料的具有低場室溫巨磁電阻效應(yīng)的Fe
文檔編號H01L43/08GK1588662SQ20041007473
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月14日
發(fā)明者章曉中, 薛慶忠, 談國太, 田鵬 申請人:清華大學(xué)