专利名称：用pld法制备具有室温正巨磁阻效应的铁碳薄膜材料的制作方法
技术领域：
本发明属于信息传感材料中的磁学量传感器材料，特别涉及一种用PLD法制备具有室温正巨磁阻效应的铁碳薄膜材料。
背景技术：
具有巨磁电阻效应的颗粒膜材料已有少数报道，如在Takeda H，Fujita A，Fukamichi K.Journal of applied physics，2002，91(10)7780-7782中报道的钴-银颗粒膜，是通过射频磁控溅射方法，在一定的条件下沉积在玻璃基片上制备的，Ag72Co28纳米颗粒薄膜在室温下，1T外场的情况下，磁阻达到-13％；在GeSH，LiHH，LiC，XiL，LiW，Chi JH.Journal of physics-condensed matter.2000，12(27)5905-5916.中公开的钴-铜颗粒膜，钴-铜颗粒膜是通过电镀方法制备，在最佳制备条件下，在室温，1.3T外场下，GMR最大可以达到-5％，77K，外场为0.9T时可以达到-10％；在XiL，Zhang ZZ，Wang JB，LiCX，LiFS，GeSH，Xu T，Yang SR.Journal of physics D-apllied physics.2000，33(6)621-626.中公开的铁-二氧化硅颗粒膜，铁-二氧化硅颗粒膜是通过溅射的方法制备，室温下，外加磁场为1.6T时，最大的磁电阻效应值为-3.3％。及铁-银颗粒膜等，其巨磁电阻值在室温及外加磁场为1特斯拉时都小于13％，并且其数值为负值，使其应用受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种用PLD法制备具有室温正巨磁阻效应的铁碳薄膜材料，其特征在于所述Fe-C薄膜是在Si(100)基片上，用铁含量的重量比为1-70％压成Fe-C复合冷压靶材，在真空镀膜室中，用PLD法在3-5Pa氩气条件下，基片在恒定温度下沉积，获得铁碳薄膜。
本发明的有益效果是1.采用的原材料成本低，在室温下具有高性能的正巨磁电阻效应。该材料在温度为300K、外加磁场为1T的条件下的正磁阻效应可高达49.5％。2.采用PLD方法，利用Fe-C冷压靶材沉积，可得薄膜厚度约为30-120nm。方法简单，工艺稳定，具有很高的制备效率。
图1为所得到的Fe5C95薄膜的室温正磁阻性能。
图2为所得到Fe5C95薄膜的TEM像。
具体实施例方式
本发明为一种用PLD方法制备的具有室温正巨磁阻效应的铁碳薄膜材料，所述具有室温正巨磁阻效应的铁碳薄膜材料的组成为冷压靶材的成分，其铁含量(重量比)为1-70％，在具体实施中，所用靶材的比例为Fe2C98、Fe5C95、Fe10C90、Fe30C70、Fe50C50、Fe70C30、其制备方法是仅以Fe5C95复合冷压靶材为例，在真空镀膜室中用PLD方法，在Si(100)基片上，在3-5Pa氩气条件下，基片在恒定温度下沉积，获得铁碳薄膜。具体工艺是在真空镀膜室中进行由KrF激光器(LambdaPhysics LPX205，248nm，25ns FWHM)在真空镀膜室中沉积，激光重复频率控制在10HZ，单脉冲能量为250-300mJ，通过焦距为75cm的透镜会聚到靶上。靶与激光束夹角约为45°，激光束在靶材上的束斑大小约为0.4cm×0.6cm。靶基距为4cm。沉积时间为5-10分钟。实验中所用基片为Si(100)，大小约为1cm×0.5cm。沉积过程中温度保持在300℃。靶材为冷压Fe5C95靶材，靶直径为18mm，厚5mm。实验前，先将基片依次放入丙酮和酒精中用超声波清洗10min，然后用HF酸腐蚀。实验中，抽真空至＜5×10-4Pa以后，加热基片至300℃，然后通入氩气至3-5Pa。沉积结束后，薄膜自然冷却至室温。膜厚度由SEM测量；形貌通过TEM和SEM观察确定；磁阻性能由SQUID(超导量子磁强计)测量。薄膜厚度约为30-120nm。在同样制备条件下，不同靶材成分，其薄膜厚度不同。本例成分为Fe5C95的薄膜的磁阻性能如图1所示，形貌如图2所示。
权利要求
1.一种用PLD法制备具有室温正巨磁阻效应的铁碳薄膜材料，其特征在于所述Fe-C薄膜是在Si(100)基片上，用铁含量的重量比为1-70％压成Fe-C复合冷压靶材，在真空镀膜室中，用PLD法在3-5Pa氩气条件下，基片在恒定温度下沉积，获得具有室温正巨磁阻效应的铁碳薄膜。
全文摘要
本发明公开了属于磁学量传感器材料的一种用PLD法制备具有室温正巨磁阻效应的铁碳薄膜材料。是在Si(100)基片上，用不同比例的Fe－C复合冷压靶材，在3－5Pa氩气条件下，利用PLD方法在一定温度下沉积得Fe－C薄膜。在同样制备条件下，不同靶材成分，其薄膜厚度不同，薄膜厚度约为30－120nm。该材料在温度为300K、外加磁场为1T的条件下的正磁阻效应可高达49.5％。Fe－C材料价格低廉，性能优越，是一种很好的磁传感器材料。
文档编号H01L43/00GK1421941SQ0310017
公开日2003年6月4日 申请日期2003年1月9日 优先权日2003年1月9日
发明者章晓中, 薛庆忠, 朱丹丹 申请人:清华大学