27]如图1所示，本发明实施例提供了一种Llc1-FePt基多层膜宽场线性磁电阻传感器，所述传感器由基片、沉积于基片上的底层、磁性多层膜和保护层构成，基片为单晶MgO(001)，底层为Pt，磁性层为FePt/Cu/Fe，保护层为Pt。
[0028]本发明实施例还提供了一种Llc1-FePt基多层膜宽场线性磁电阻传感器的制备方法，包括如下步骤:
[0029]S1、在磁控共溅室中安装纯度为99.98%的Fe靶、Pt靶和Cu靶，同时调节Fe靶、Pt革巴和Cu革巴的革巴基距分别为15.3cm、16.0cm、14.0cm ；
[0030]S2、将尺寸为I X Icm2的单晶MgO (001)装入共溅室，本底真空抽至8.0 X 10 _5Pa，对单晶MgO(OOl)基片进行在线加温，加热至450°C，保温20min ；
[0031]S3、通入Ar气，使工作气压保持在5_6Pa，当各工作靶位正常起辉后，将除Pt之外的其他靶灭辉，调节Ar气的工作气压至2.0Pa, Pt靶的直流溅射功率为10W，在此条件下溅射276s，沉积4nm的Pt底层；Pt的溅射速率为0.0145nm/s ；
[0032]S4、将Fe靶起辉，并将Fe靶的直流溅射功率调至35W，通过Pt靶与Fe靶同时溅射656s，沉积20nm的FePt后，将Fe靶和Pt靶灭辉；Fe的溅射速率为0.0160nm/s，Pt的溅射速率为0.0145nm/s，所以FePt的溅射速率为0.0305nm/s ；
[0033]S5、将步骤S3和步骤S4所得的两层薄膜在450°C下在线保温2个小时后，将加热电流调为零，开始降温，降到室温后，调节Ar气的工作气压为1.2Pa，Cu靶直流溅射功率为20w,溅射125s，沉积5nm的隔离层Cu后，将Cu靶灭辉；所述步骤S5中Cu的溅射速率为0.0399nm/so
[0034]S6、再次将Fe靶起辉，调节Ar气的工作气压至2.0Pa,直流溅射功率至35W，溅射625s，沉积1nm的自由层Fe ;将Fe靶灭辉后，再次将Pt靶起辉，在Ar气的工作气压不变的情况下，将Pt靶的直流溅射功率调至10W，在此条件下溅射345s，沉积5nm的保护层Pt后，将 Pt 革E灭辉，得到结构为 MgO/Pt (4nm)/FePt (20nm)/Cu(5nm)/Fe (1nm)/Pt (5nm)的Ll0-FePt基多层膜。
[0035]所有膜的沉积都是在Ar气流量为40sCCm的条件下进行的。
[0036]本具体实施在LlO-FePt基多层膜宽场线性传感器的制备过程中采用Pt作为底层，其目的是通过Pt与FePt较小的晶格失配来诱导FePt从无序相向LI。有序相转变，同时Pt底层还有利于LI。有序相的垂直取向。在FePt中Fe和Pt的比例并非准确的50%: 50%,经实验验证当Fe的比例为51% -53%，相应Pt的比例为47% -49%，可进一步提高FePt的各向异性常数Ku值，从而产生高的矫顽力和高的热稳定性。具有垂直取向的Llc1-FePt作为参考层可以起到自钉扎的效果，即在一定的外加磁场范围内不会翻转，而以Fe作为自由层，由于其是面内各向异性的软铁磁材料，其垂直方向的磁性回线在零场两侧会接近线性。以非磁性Cu作为隔离层，将上下两层铁磁层隔开，致使两铁磁层之间退耦合。由于Fe暴露在空气中容易氧化，所以在其上沉积了一层Pt作为保护层。
[0037]如图1-2所示，在本发明中以Llc1-FePt基多层膜作为核心结构的线性传感器，在室温下MR可以达到0.7%，在1K时可以达到1.6%，并且在1K时，在磁场-0.6T到IT的范围内可以实现MR-H线性输出，并且具有较好的重复性。
[0038]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.Llc1-FePt基多层膜宽场线性磁电阻传感器，其特征在于，所述传感器由基片、沉积于基片上的底层、磁性多层膜和保护层构成，基片为单晶MgO(OOl)，底层为Pt，磁性层为FePt/Cu/Fe，保护层为 Pt。2.Ll0-FePt基多层膜宽场线性磁电阻传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、在磁控共溅室中安装纯度为99.98%的Fe靶、Pt靶和Cu靶，同时调节Fe靶、Pt靶和Cu革巴的革巴基距分别为15.3cm、16.0cm、14.0cm ； 52、将尺寸为IX Icm2的单晶MgO (001)装入共溅室，本底真空抽至8.0 X 10 _5Pa，对单晶MgO(OOl)基片进行在线加温，加热至450°C，保温20min ； 53、通入Ar气，使工作气压保持在5-6Pa，当各工作靶位正常起辉后，将除Pt之外的其他靶灭辉，调节Ar气的工作气压至2.0Pa, Pt靶的直流溅射功率为10W，在此条件下溅射276s，沉积4nm的Pt底层； 54、将Fe靶起辉，并将Fe靶的直流溅射功率调至35W，通过Pt靶与Fe靶同时溅射656s，沉积20nm的FePt后，将Fe靶和Pt革巴灭辉； 55、将步骤S3和步骤S4所得的两层薄膜在450°C下在线保温2个小时后，将加热电流调为零，开始降温，降到室温后，调节Ar气的工作气压为1.2Pa，Cu靶直流溅射功率为20w，派射125s，沉积5nm的隔离层Cu后，将Cu革E灭辉； 56、再次将Fe靶起辉，调节Ar气的工作气压至2.0Pa,直流溅射功率至35W，溅射625s，沉积1nm的自由层Fe ;将Fe靶灭辉后，再次将Pt靶起辉，在Ar气的工作气压不变的情况下，将Pt靶的直流溅射功率调至10W，在此条件下溅射345s，沉积5nm的保护层Pt后，将Pt革巴灭辉，得到结构为 MgO/Pt (4nm) /FePt (20nm) /Cu (5nm) /Fe (1nm) /Pt (5nm)的 Llc1-FePt 基多层膜。3.根据权利要求2所述的LI0-FePt基多层膜宽场线性磁电阻传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中Pt的溅射速率为0.0145nm/so4.根据权利要求2所述的LI0-FePt基多层膜宽场线性磁电阻传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中Fe的溅射速率为0.0160nm/s，Pt的溅射速率为0.0145nm/s，所以FePt的溅射速率为0.0305nm/so5.根据权利要求2所述的LIο-FePt基多层膜宽场线性磁电阻传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中Cu的溅射速率为0.0399nm/so6.根据权利要求2所述的LI0-FePt基多层膜宽场线性磁电阻传感器的制备方法，其特征在于，所有膜的沉积都是在Ar气流量为40sCCm的条件下进行的。
【专利摘要】本发明公开了一种L10-FePt基多层膜宽场线性磁电阻传感器及其制备方法，所述传感器由基片、沉积于基片上的底层、磁性多层膜和保护层构成，基片为单晶MgO(001)，底层为Pt，磁性层为FePt/Cu/Fe，保护层为Pt。本发明设计并制备了L10-FePt基磁性多层膜，磁性多层膜的室温磁电阻率(MR)为0.7％，在10K时增加到1.6％，低温下(100K以下)MR随外磁场(H)变化表现出良好的宽场线性响应，10K时MR-H的宽场线性响应范围接近1T，并且具有较好的重复性。
【IPC分类】C23C14/35, H01L43/12, H01L43/10, C23C14/18, H01L43/08
【公开号】CN104947057
【申请号】CN201510309893
【发明人】全志勇, 宋智林, 许小红, 刘霞, 武彪, 张丽
【申请人】山西师范大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月4日