专利名称：具有室温低场巨磁电阻效应的C/Co/Si多层膜材料的制作方法
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领域，特别涉及一种具有室温低场巨磁电阻效应的C/Co/Si多层膜材料。
背景技术：
具有巨磁电阻效应的多层膜材料已有不少报道，如在Inomata K，Tezuka N，Okamura S，Kurebayashi H，Hirohata A，Joumal of applied physics，2004，95(11)7234-7236.中报道的Co2Cr1-xFexAl(100nm)/AlOx(1.4nm)/CoFe(3nm)/NiFe(5nm)/IrMn(15nm)/Ta(10nm)多层膜.该多层膜是通过磁控溅射的方法在较高真空的条件下制备的，其室温巨磁电阻效应达到-19％；在Lucinski T，Hutten A，Bruckl H，Heitmann S，Hempel T，Reiss，G.Journal of Magnetism and MagneticMaterials.2004，269(1)78-88.中公开的Ni80Fe20/Col/CuAgAu/Co2多层膜，该多层膜是通过磁控溅射的方法在1.5×10-3mbar的氩气条件下制备的，其室温下最大的磁电阻效应值为-10％。；在Liu HR，Qu BJ，Ren TL，Liu LT，Xie HL，Li CX，Ku WJ.Joumal of Magnetism and Magnetic Materials.2003.267(3)386-390.中公开的Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta多层膜。该多层膜是通过磁控溅射的方法在高真空的条件下制备的，室温下最大的磁电阻效应值为-9.12％。
这些磁电阻材料的饱和磁场在0.001T量级，作为低磁场传感器具有一定的优势。但是这些材料的结构都比较复杂，对制备工艺的要求比较苛刻，因此使其大量制备受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有室温低场巨磁电阻效应的C/Co/Si多层膜材料，其特征在于首先，在Si(100)基片上沉积一层Co薄膜，然后，在Co薄膜上面沉积一层C薄膜。所述Co薄膜是用纯度＞99.99％的钴粉热压成的Co靶，用激光脉冲沉积方法在真空镀膜室内、真空为5×10-4Pa、基片温度为某一恒定值的条件下沉积而获得。所述C薄膜是用纯度＞99.99％的碳粉热压成的C靶，用与制备Co薄膜相同的设备和方法在真空镀膜室内、真空为4×10-4Pa、基片温度为另一恒定值的条件下沉积而获得。
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低场正巨磁电阻效应。样品在室温、外加磁场为0.01T的条件下，磁电阻变化率可达+35.3％，在0.03T(饱和值)时则可达+42.2％。
2.采用激光脉冲沉积方法制备薄膜，方法简单，工艺稳定，可控性好，具有很高的制备效率。也能在信息存储材料领域得到应用。
图1为室温低场巨磁电阻效应的C/Co/Si多层膜材料结构示意图。
图2为所得到的C/Co/Si多层膜的室温正磁电阻特性。
具体实施例方式
本发明为用激光脉冲沉积方法制备的一种具有室温低场巨磁电阻效应的C/Co/Si多层膜材料。具体制备方法是先将处理好的Si(100)基片和靶材放入PLD设备的真空镀膜室内，用机械泵和分子泵将镀膜室内的背底真空抽至5×10-4Pa后，加热基片至某一温度，再用KrF激光器(Lambda Physics LPX205，248nm，25ns FWHM)产生的能量为250-300mJ的脉冲轰击Co靶，并同时启动旋转靶材和基片的马达，开始沉积Co层薄膜；之后将基片温度改变为另一值，再同理沉积C层薄膜。沉积结束后，样品先慢速降温后自然冷却至室温。沉积过程中的其他工艺参数还包括靶基距为40mm，激光束在靶材上的束斑大小约为2×4mm，激光重复频率控制在1-6Hz。实验中所用基片为n型Si(100)，电阻率为0.55-0.8Ω·cm，大小为10×5×0.5mm。实验前，将基片依次放入丙酮和酒精中加热超声清洗2至3遍，再用稀释的HF酸溶液进行腐蚀处理。所制备的C/Co/Si多层膜样品的各层膜厚由TEM(JEM-2010F)测量；形貌用SEM(JSM-6301F)和TEM观察；磁电阻性能用四电极法由MPMS-7型超导量子干涉磁强计(SQUID)测量。C/Co/Si多层膜样品的Co层厚度变化值为5-30nm；C层薄膜厚度变化值为20-60nm。本专利仅以Co厚12nm、C厚60nm的C/Co/Si多层膜样品为例，给出其C/Co/Si多层膜结构示意图(图1)及磁电阻性能测量结果(图2)。
权利要求
1.一种具有室温低场巨磁电阻效应的C/Co/Si多层膜材料，其特征在于在Si(100)基片上依次沉积Co膜和C薄膜而得到C/Co/Si多层膜材料，其中Co层厚度变化值为5-30nm，C层薄膜厚度变化值为20-60nm。
全文摘要
本发明公开了属于磁学量传感器材料的具有室温低场巨磁电阻效应的C/Co/Si多层膜材料。用激光脉冲沉积方法在n－Si(100)基片上先后沉积一层Co和一层C薄膜后所得。该材料在室温、外加磁场为0.01T条件下的正磁电阻效应可达+35.3％。具有价格低廉，性能优越等特点，是一种很好的磁传感器材料。
文档编号H01L43/00GK1588663SQ20041007473
公开日2005年3月2日 申请日期2004年9月14日 优先权日2004年9月14日
发明者章晓中, 谈国太, 薛庆忠, 田鹏 申请人:清华大学