[发明专利]一种低磁滞隧道结磁敏感体的制备方法

说明书

本发明公开了低磁滞隧道结磁敏感体的制备方法，包括磁性隧道结的制备，两次退火，磁聚集器的制备，第三次退火，其中两次退火时施加磁场的方向互相垂直，第三次退火时，施加磁场的方向与第二次退火的方向相同，本发明有效抑制了隧道结磁电阻敏感体输出响应的磁滞。

技术领域

本发明涉及磁传感器领域，尤其涉及一种低磁滞隧道结磁敏感体的制备方法。

背景技术

磁电阻传感器由于具有高灵敏、低能耗、低成本及小型化等特点得到广泛关注，在生物医学、工业制造、地球物理和航天航空等领域都发挥着重要作用。其中，隧道结磁电阻敏感体由于具有更高的磁阻变化率，一直是磁电阻传感器研究中的热点之一。受材料特性的影响，隧道结磁敏感体存在磁滞行为，严重影响了传感器的弱磁探测能力。目前，通过改变自由层的形状尺寸或施加磁场偏置，构建磁性隧道结势垒层两侧的自由层与参考层易轴相互垂直的结构，可一定程度减小器件磁滞。磁聚集器常常使用较高磁导率的软磁材料制备而成，可以聚，磁隧道结敏感体磁滞难以减小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种有效抑制输出响应的磁滞的低磁滞隧道结磁敏感体的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种低磁滞隧道结磁敏感体的制备方法，包括以下步骤

S1、将磁性多层膜制备成磁性隧道结；

S2、将磁性隧道结置于真空磁场环境下，升温进行第一次退火处理，冷却至室温后，再升温进行第二次退火处理，所述第一次退火处理的磁场方向和第二次退火处理的磁场方向垂直，得到磁性隧道结器件；

S3、在磁性隧道结器件上溅射电镀种子层，将聚集器形状转移至磁性隧道结器件上，电镀形成电镀层，得到磁聚集器；

S4、将磁聚集器置于真空磁场环境下，升温进行第三次退火处理，所述第三次退火处理的磁场方向和第二次退火处理的磁场方向相同，冷却至室温后，得到低磁滞隧道结磁敏感体。

作为对上述技术方案的进一步改进：

所述步骤S2中，第一次退火处理的温度为300℃~400℃，磁场为1kOe~10kOe。

所述第一次退火处理的时间为30min~2h。

所述第二次退火处理的温度为200℃~250℃，磁场为500Oe~5kOe。

所述第二次退火处理的时间为1h~10h。

所述第一次退火处理和/或第二次退火处理和/或第三次退火处理的升温速率为1~20℃/min。

所述步骤S4中，所述第三次退火处理的温度为100℃~200℃，磁场为500Oe~2kOe；时间为30min~4h。

所述步骤S1具体包括以下步骤：

S1-1、将磁性多层膜结构光刻制备底电极层的形状，采用离子束刻蚀工艺刻蚀制备底电极层，去除光刻胶；

S1-2、光刻制备结区的形状，采用离子束刻蚀工艺刻蚀制备结区，去除光刻胶；刻蚀时，离子束垂直入射刻蚀至预设时间段后，再将离子束的入射角倾斜10°~45°继续刻蚀直至刻蚀完成；

S1-3、沉积绝缘层，采用光刻工艺将底电极层和结区的形状转移到绝缘层上，采用离子束刻蚀工艺刻蚀掉结区区域及底电极层区域的绝缘层，露出底电极层表面，形成底电极层及结区的导电通路；

S1-4、采用光刻、反转、泛曝光、显影和电子束蒸镀工艺制备第二顶电极层。

所述步骤S1-1中，所述磁性多层膜结构自下而上依次包括基底、缓冲层、底电极层、隧穿势垒层、第一顶电极层。