[发明专利]一种室温隧道各向异性磁电阻器件及其制备方法无效
| 申请号： | 201210181003.0 | 申请日： | 2012-06-04 |
| 公开（公告）号： | CN102709466A | 公开（公告）日： | 2012-10-03 |
| 发明（设计）人： | 宋成;王钰言;潘峰 | 申请（专利权）人： | 清华大学 |
| 主分类号： | H01L43/08 | 分类号： | H01L43/08;H01L43/12 |
| 代理公司： | 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 | 代理人： | 关畅 |
| 地址： | 100084 北*** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 室温 隧道 各向异性 磁电 器件 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种室温隧道各向异性磁电阻器件及其制备方法。
背景技术
隧道各向异性磁电阻（TAMR）效应是自旋电子学中一种非常重要的物理现象，主要是描述在单一铁磁层的隧穿结构中产生的各向异性磁电阻。与传统的由两层铁磁半导体中插入隧穿势垒层构成的隧道结不同，这种依靠单铁磁层中强的轨道耦合作用实现自旋极化电流的注入和探测的器件更有利于后处理工艺，同时其所展现的丰富的物理学现象及潜在的应用价值，开辟了自旋电子学研究的一个新分支。自从2004年该现象在(Ga,Mn)As/alumina/Au体系中发现以来，激起了人们广泛的研究兴趣。最近，Park等人首次报道了基于反铁磁材料的TAMR效应，使反铁磁材料的应用从传统的钉扎层转向物理内涵丰富的功能层，对于开拓反铁磁自旋电子学领域具有重大的意义，然而到目前为止，所有的TAMR信号都是在低温下（<100K）测量得到，并且主要集中在面内磁化的铁磁材料中，限制了实用化进程。
发明内容
本发明的目的是提供一种室温隧道各向异性磁电阻器件及其制备方法。
本发明所提供的室温隧道各向异性磁电阻器件，其结构依次包括：基片、底电极、铁磁层（FM）、反铁磁层、隧穿层和顶电极；所述铁磁层由垂直磁化膜构成，所述反铁磁层由Mn系合金构成。
其中，构成所述铁磁层的垂直磁化膜包括垂直磁化的[Co/Pt]n、[Co/Pd]n、[Co/Ni]n多层膜（n=1~10）。
所述[Co/Pt]n多层膜中，各Co层的厚度均为0.3nm~0.8nm，各Pt层的厚度均为0.8nm~1.5nm。
所述[Co/Pd]n多层膜中，各Co层的厚度均为0.3nm~0.8nm，各Pd层的厚度均为0.8nm~1.5nm。
所述[Co/Ni]n多层膜中，各Co层的厚度为0.3nm~0.8nm，各Ni层的厚度均为0.8nm~1.5nm。
所述Mn合金包括IrMn、FeMn等。
所述反铁磁层的厚度可为2nm~6nm。
所述隧穿层由MgO或Al2O3构成，其厚度可为1.5nm~2.5nm。其中，Al2O3采用磁控溅射、电子束蒸镀、Al的等离子体氧化和自然氧化的方法制备；MgO采用磁控溅射、电子束蒸镀的方法制备。
所述底电极和顶电极为Pt电极。
所述基片为Si(100)/SiO2，其中SiO2厚度为300-500nm。
制备上述室温隧道各向异性磁电阻器件的方法包括下述步骤：在基片上依次沉积底电极、铁磁层（FM）、反铁磁层、隧穿层和顶电极。
随后通过紫外曝光、氩离子刻蚀结合金属剥离法的工艺将多层膜加工成尺寸为5×3μm2~100×60μm2的隧道结，从底电极和顶电极各引出两根导线进行磁阻的测试。
本发明利用隧穿层一侧的垂直磁化的铁磁层FM与反铁磁层IrMn的交换耦合作用制备磁电阻器件，通过利用垂直交换耦合作用较高的热稳定性以及反铁磁层厚度的调控，使其在室温下实现具有自旋阀信号的TAMR效应。其中可通过反铁磁层厚度的变化来调控器件磁阻值的大小。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1：制备Si/SiO2/Pt/[Co/Pt]4/Co/IrMn/Al2O3/Pt结构的磁隧道结
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