一种磁电阻薄膜材料、制备方法及磁传感器及元件的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及磁性薄膜材料技术领域，特别是指一种磁电阻薄膜材料、制备方法、磁 传感器及元件。
【背景技术】
[0002] 近年来，各向异性磁电阻坡莫合金薄膜材料可用来制作计算机硬盘读头、磁性随 机存储器和各类磁传感器等应用器件，广泛地用于自动化技术、家用电器、导航系统、移动 通讯、大容量存储器和计算机等领域。另外，各向异性磁电阻器件的电阻值比隧道磁电阻器 件的电阻值小得多，这非常有利于器件的使用。为了实现先进的磁传感器等器件的高灵敏 度和低噪声等特点，要求坡莫合金薄膜材料薄膜必须做的很薄，矫顽力很小，且各向异性磁 电阻值尽可能大，磁场灵敏度尽可能高。为了提高磁传感器性能，迫切需要提高坡莫合金薄 膜材料的磁电阻值。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种磁电阻薄膜材料、制备方法、磁传感器及元 件，能够提尚材料的磁电阻。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种磁电阻薄膜材料，所述磁电阻 薄膜材料包括：缓冲层，所述缓冲层上方设置有第一批〇 2层，所述第一MO2层上方设置有 NixFey层，所述NixFey层上方设置有第二HfO2层，所述第二HfO2层上方设置有保护层，其中， 0 <x< 100,x为整数，0 <y< 100,y为整数。
[0005] 优选的，所述NixFey层为NiFe层。
[0006] 优选的，y= 100-x。
[0007] 优选的，所述第一 11?)2层和第二HfO2层为经过退火处理的纳米氧化层。
[0008] 优选的，所述缓冲层为Ta层或NiFeCr层，所述保护层为Ta层或Pt层。
[0009] 优选的，所述缓冲层的厚度为〇?60人，所述第一Hf02层的厚度为丨0?100A， 所述NixFei(l(lJl的厚度为40?500A，所述第二Hf〇2层的厚度为10?1〇〇人，所述保护层 的厚度为0?60A。
[0010] 优选的，所述缓冲层的厚度为50人，所述第一Hf02层的厚度为20人，所述 NixFei(l(l_Jl的厚度为50A，所述第二Hf〇2层的厚度为20人，所述保护层的厚度为30人。
[0011] 本发明还提供一种磁电阻薄膜材料制备方法，所述方法包括：
[0012] 在平行于制备基片的方向上添加1000e至2000e的磁场；
[0013] 在真空度为2Xl(T5Pa至4Xl(T5Pa，溅射时稀有气体压力为0. 2Pa至0. 8Pa的条 件依次沉积缓冲层、第一Hf〇2层、NixFey层、第二HfO2层和保护层；
[0014] 在薄膜材料沉积完成前，对制备基片进行反溅；
[0015] 对沉积后的薄膜材料进行真空磁场热处理，退火炉本底真空度为6Xl(T5Pa至 1000Xl(T5Pa，退火温度300°C至400°C，退火时间为0. 5小时至2小时，退火场为2000e至 lOOOOe，得到所述磁电阻薄膜材料。
[0016] 优选的，所述平行于制备基片的方向上添加的磁场为1500e;
[0017] 在真空度为3Xl(T5Pa，溅射时稀有气体压力为0. 5Pa的条件依次沉积缓冲层、第 一Hf02层、NixFey层、第二HfO2层和保护层；
[0018] 在薄膜材料沉积完成前，对制备基片进行反溅2至5分钟；
[0019] 对沉积后的薄膜材料进行真空磁场热处理，退火炉本底真空度为8Xl(T5Pa，退火 温度350°C，退火时间为1小时，退火场为8000e。
[0020] 本发明还提供一种磁传感器，所述磁传感器采用所述的磁电阻薄膜材料制作而 成。
[0021 ] 本发明还提供一种磁传感元件，所述磁传感元件采用所述的磁电阻薄膜材料制作 而成。
[0022] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：
[0023] 上述方案中，通过设置含有缓冲层、第一HfOjl、NixFey层、第二Hf02层和保护层 的结构，既阻碍缓冲层、保护层与NixFey层间的扩散，也能阻止它们之间的可能的界面化学 反应，又可以改善自旋电子散射途径；并且Hf〇2具有较强的自旋轨道耦合作用及HfO2自身 所带磁性，从而显示出极为突出的磁电阻，磁电阻薄膜材料结构设计简单，制作方便，磁电 阻值提高明显。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的实施例的磁电阻薄膜材料结构图；
[0025] 图2为本发明的实施例的磁电阻薄膜材料磁电阻值对比曲线图；
[0026] 图3为本发明的实施例的磁电阻薄膜材料制备流程图。
【具体实施方式】
[0027] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0028] 如图1所示，本发明的实施例一种磁电阻薄膜材料，所述磁电阻薄膜材料包括：缓 冲层1，所述缓冲层1上方设置有第一批〇 2层2，所述第一HfO2层2上方设置有NixFey层3， 所述NixFey层3上方设置有第二HfO2层4,所述第二HfO2层4上方设置有保护层5,其中， 0 <x< 100,x为整数，0 <y< 100,y为整数。
[0029] 优选的，所述NixFey层为NiFe层。
[0030] 优选的，y= 100-x。
[0031] 优选的，所述第一 11?)2层和第二HfO2层为经过退火处理的纳米氧化层。
[0032] 优选的，所述缓冲层为Ta层或NiFeCr层，所述保护层为Ta层或Pt层。
[0033] 优选的，所述缓冲层的厚度为〇?60A，所述第一Hf02层的厚度为1〇?1〇〇人， 所述NixFei(l(l_Jl的厚度为40?500A，所述第二Hf〇2层的厚度为1〇?100人，所述保护层 的厚度为0?6〇A。
[0034] 优选的，所述缓冲层的厚度为50人，所述第一HfOjl的厚度为20人，所述 NixFei(1(1_Jl的厚度为50A，所述第二Hf02层的厚度为20A，所述保护层的厚度为y)A。
[0035] 实施例一
[0036] 一种磁电阻薄膜材料，所述磁电阻薄膜材料包括：缓冲层，所述缓冲层上方设置 有第一 11?)2层，所述第一HfO2层上方设置有NixFey层，所述NixFeJl上方设置有第二HfO2 层，所述第二flf〇2层上方设置有保护层，所述缓冲层的厚度为0A，所述第一M0J1的厚度 为10A，所述NixFei(l(l_Jl的厚度为40人，所述第二Hf02层的厚度为10人，所述保护层的厚 度为0人。
[0037] 实施例二
[0038] 一种磁电阻薄膜材料，所述磁电阻薄膜材料包括：缓冲层，所述缓冲层上方设置 有第一 11?)2层，所述第一HfO2层上方设置有NixFey层，所述NixFey层上方设置有第二HfO2 层，所述第二flf〇2层上方设置有保护层，所述缓冲层的厚度为50A,所述第一Hf02层的厚 度为20人，所述NixFei(l(lJl的厚度为50人，所述第二Hf02层的厚度为20人，所述保护层的 厚度为30A。
[0039] 实施例三
[0040] 一种磁电阻薄膜材料，所述磁电阻薄膜