，从而提高线性调节范围。
[0033] 在功能层中，磁场探测层化采用自旋极化率较高的Co、化或Ni等铁磁性金属材 料制作，或者采用Co-Fe、Co-Fe-B或Ni-Fe等铁磁性合金材料制作，或者采用Co-Mn-Si、 Co-Fe-Al、Co-Fe-Si、Co-Mn-Al、Co-Fe-Al-Si、Co-Mn-Ge、Co-Mn-Ga或Co-Mn-Ge-Ga等半金 属材料形成，其厚度为1~10皿。
[0034] 第一非磁性金属层Nil和第二非磁性金属层醒2采用化、化、Ag、Au、Ir、V、Nb、Mo、 Ru或Ag-Sn等非磁性材料制作，第一非磁性金属层醒1和第二非磁性金属层醒2的厚度为 1 ~5nm。
[00对第一隧穿绝缘势垒层SIi和第二隧穿绝缘势垒层SI2采用MgO、Al-0、MgAl204、HfX)2、Si化、Ti-0或A1N等氧化物和氮化物制成。第一隧穿绝缘势垒层SIi和第二隧穿绝缘势垒 层厚度小于或等于3皿。第一隧穿绝缘势垒层SIi和第二隧穿绝缘势垒层Sl2可W增加阻 抗，提高线性调节范围；W及降低磁性层之间的磁性禪合，提高磁敏传感器的磁场灵敏度。
[0036] 参考磁性层化采用自旋极化率较高的Co、化等铁磁性金属材料制成，或者采 用Co-Fe、Co-Fe-B等铁磁性合金材料制作，或者采用Co-Mn-Si、Co-Fe-Al、Co-Fe-Si、 Co-Mn-Al、Co-Fe-A^Si、Co-Mn-Ge、Co-Mn-Ga、Co-Mn-Ge-Ga等半金属材料制作。参考磁性 层化的厚度为0. 4~1. 8皿。
[0037] 覆盖层化用于保护功能层和缓冲层化不被氧化和腐蚀，其采用不易被氧化且导 电性较好的金属材料制作，如采用Ta、化、A1、Ru、Au、Ag、Pt等材料制作。覆盖层化可W 是采用其中一种材料形成的单层膜，或者采用其中任意几种材料形成的多层膜，如采用化、 A1、Ru材料依次形成叠置的化膜、A1膜和Ru膜。覆盖层化的厚度为2~20皿。
[0038] 下面介绍本实施例提供的GMR磁性纳米多层膜的工作原理。如图2A所示，第一非 磁性金属层Nil和第二非磁性金属层醒2结合界面各向异性和自旋轨道禪合，能够诱导参考 磁性层化的磁矩Muf的方向垂直于薄膜表面（即基片Sub的表面)。当外磁场H为零时，磁 场探测层化的磁矩nif位于纳米多层膜面内，即磁场探测层化的磁矩nif的方向平行于基片 Sub的表面。换言之，当外磁场H为零时，磁场探测层化的磁矩nif的方向（图中实线箭头所 示）与参考磁性层化的磁矩Muf的方向相互垂直。当外磁场H(外磁场H的方向垂直于基 片Sub的表面)不为零时，磁场探测层化的磁矩nif的方向（图中虚线箭头所示)随外磁场发 生转动，参考磁性层化的磁矩Muf和磁场探测层化的磁矩nif的夹角发生变化，参考磁性层 化的磁矩Muf和磁场探测层化的磁矩nif的夹角不再为90°，从而实现对外磁场H变化的 感应。外磁场H结合参考磁性层化将磁场探测层化的磁矩转动的信息可转化成电信号。
[0039] 在另一实施例中，功能层的同样包括至少一个周期性结构。如图1B所示，每个周 期性结构自下而上依次包括第一非磁性金属层Nil、第一隧穿绝缘势垒层SIi、参考磁性层 化、第二隧穿绝缘势垒层Sl2、第二非磁性金属层醒2和磁场探测层化。也就是说，第一非磁 性金属层醒1设于缓冲层化的表面，磁场探测层化的表面设置覆盖层CAP。
[0040]如图2B所示，当外磁场H为零时，参考磁性层化的磁矩Mfw的方向垂直于纳米多 层膜的表面，磁场探测层化的磁矩nif的方向平行于纳米多层膜的表面，即，磁场探测层化 的磁矩nif的方向（图中实线箭头所示）与参考磁性层化的磁矩Mfw的方向相互垂直。当外 磁场H(外磁场H的方向垂直于基片Sub的表面）不为零时，磁场探测层化的磁矩nif的方 向（图中虚线箭头所示）随外磁场发生转动，参考磁性层化的磁矩Muf和磁场探测层化的 磁矩nif的夹角发生变化，参考磁性层化的磁矩Muf和磁场探测层化的磁矩nif的夹角不再 为90°，从而实现对外磁场H变化的感应。
[0041] 需要说明的是，每个周期性结构并不局限于图1A和图1B所示的结构。实际上，每 个周期性结构还可W采用但不限于如下结构，即，每个周期性结构依次包括叠置的磁场探 测层FL/第一非磁性金属层Nil/隧穿绝缘势垒层SI/参考磁性层化/第二非磁性金属层 醒2,如图3A所示；或者，每个周期性结构依次包括叠置的磁场探测层FL/第一非磁性金属 层醒i/参考磁性层化/隧穿绝缘势垒层SI/第二非磁性金属层醒2,如图3B所示；或者，每 个周期性结构依次包括叠置的磁场探测层FL/第一非磁性金属层醒i/参考磁性层化/第 二非磁性金属层醒2,如图3C所示。
[0042] 或者，每个周期性结构依次包括叠置的第一非磁性金属层醒i/隧穿绝缘势垒层 SI/参考磁性层化/第二非磁性金属层醒2/磁场探测层化，如图4A所示；或者，每个周期 性结构依次包括叠置的第一非磁性金属层Nil/参考磁性层化/隧穿绝缘势垒层SI/第二非 磁性金属层醒2/磁场探测层化，如图4B所示；或者，每个周期性结构依次包括叠置的第一 非磁性金属层醒i/参考磁性层化/第二非磁性金属层醒2/磁场探测层化，如图4C所示。
[0043] 还需要说明的是，不管采用何种形式，周期性结构均包括第一非磁性金属层醒i/ 参考磁性层化/第二非磁性金属层NM2/磁场探测层化，优选在非磁性金属层醒和参考磁 性层化之间设置隧穿绝缘势垒层SI，W增加功能层的阻抗，从而增加了磁敏传感器的线性 范围；同时降低磁性层之间的磁性禪合，从而提高磁敏传感器的灵敏度。
[0044] 下面介绍上述实施例GMR磁性纳米多层膜的制造方法。
[0045] 实施例1 :
[0046] 1)采用厚度为1mm的Si-Si〇2衬底作为基片Sub,通过磁控姗射在基片Sub表面沉 积缓冲层化,缓冲层化包括畳直的化层和Au层,化层和Au层的厚度分别为5皿和3皿。 在磁控姗射时，真空优选优于6Xl〇-中a。
[0047] 2)采用磁控姗射技术在缓冲层化的表面沉积NisaFew材料形成磁场探测层化。 在磁控姗射时，真空优选优于6X1(T中a,沉积速率为0.Inm/s左右。
[0048] 3)采用磁控姗射技术在磁场探测层化表面沉积Au，形成第一非磁性金属层醒1。 在磁控姗射时，真空优选优于6X1(T中a,沉积速率为0. 2nm/s左右。
[0049] 4)采用磁控姗射技术在第一非磁性金属层醒1表面沉积A10,，形成第一隧穿绝缘 势垒层SIi。在磁控姗射时，真空优选优于6X1(T中a,沉积速率为0. 07nm/s左右。
[0050] 5)采用磁控姗射技术在第一隧穿绝缘势垒层SIi表面沉积Co,形成参考磁性层 化。在磁控姗射时，真空优选优于6X1(T中a,沉积速率为0. 06nm/s左右。
[0051] 6)采用磁控姗射技术在参考磁性层化表面沉积A10,，形成第二隧穿绝缘势垒层 SI2。在磁控姗射时，真空优选优于6X1(T中a,沉积速率为0. 07nm/s左右。
[0052] 7)采用磁控姗射技术在第二隧穿绝缘势垒层Sl2在表面沉积Au，形成第二非磁性 金属层醒2。在磁控姗射时，真空优选优于6X1(T中a,沉积速率为0. 2nm/s左右。
[0053] 8)采用磁控姗射技术重复步骤2) - 7)，在缓冲层化表面获得15个周期性结构。
[0054] 9)采用磁控姗射技术在最顶层的第二非磁性金属层醒2表面沉积化和Au，形成 覆盖层CAP。
[0055]GMR磁性纳米多层膜各层的具体成分和厚度见附表1。
[005引 附表1
[0057]
[005引注；在附表1及W下的附表中，圆括号内的数字为厚度，单位nm。
[00则 实施例2
[0060] 采用与实施例1相同的制作方法制备GMR磁