專利名稱：：一種垂直磁各向異性薄膜的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于磁性材料領域，特別涉及一種新型垂直磁各向異性薄膜，其易磁化軸方向垂直于薄膜平面。
背景技術：
：近年來磁存儲技術飛速發(fā)展，磁存儲密度不斷提高，存儲單元的尺寸逐漸減小。目前使用的磁性金屬納米薄膜的磁化方向都是在膜面內，即具有平面內磁各向異性，這種薄膜的尺寸降低到亞微米以下時，會遇到一系列難題，例如薄膜磁化巻縮(magnetizationcurling)、渦流磁化(Vortexmagnetization),甚至超順磁性等。針對這些問題，有學者提出了一種具有垂直膜面磁各向異性的磁性金屬納米多層膜[S.Maatetal.,Phys.Rev.Lett.87,087202(2001)]，即磁各向異性的易軸垂直于膜面。這種薄膜可以進一步做成自旋閥或隧道結等，加工成亞微米甚至更小尺寸的元件時，可以同時克服平面內磁各向異性磁性膜的三大致命缺陷——磁化巻縮、渦流磁疇和超順磁，能夠解決磁存儲技術發(fā)展所遇到的尺寸瓶頸問題。目前垂直磁各向異性薄膜主要有(Co/Pt)n,(Co/Ni)n,FePt和TbCoFe等結構(n表示雙層膜重復次數)[H.Sakuraietal.,J.Appl.Phys.102，013902(2007)]。但迄今為止，所有垂直磁各向異性薄膜的性能都不是很理想，特別是它們的矯頑力過高，難以翻轉，不適合用作計算機讀出磁頭或磁場傳感器。例如目前最常用的TbCoFe材料，其矯頑力在1000Oe以上。
發(fā)明內容本發(fā)明目的在于提供一種垂直磁各向異性薄膜Tbx(Co2FeZ)y，以獲得一種易磁化軸垂直于薄膜平面方向的垂直磁各向異性薄膜，這種新型薄膜材料不僅能夠克服小尺寸下的磁巻縮和渦旋磁疇結構，而且具有很低的矯頑力，非常適合用在新型磁性存儲或傳感器件中。一種垂直磁各向異性薄膜，其組分為Tbx(Co2FeZ)y，其中Z為Al、Si等元素，Co2FeZ為半金屬Heusler合金組分，Tb和Fe原子的比例x:y為0.2<(x:y)<2。通過調節(jié)x:y的比值，可以使薄膜的矯頑力在100Oe到2000Oe間調節(jié)，垂直磁各向異性場介于5000Oe至lJ11000Oe區(qū)間，300"C退火后薄膜仍保持垂直磁各向異性。本發(fā)明的優(yōu)點在于Tbx(Co2FeZ)y薄膜在x:y為0.2<(x:y)<2的范圍內為垂直磁各向異性，具有高垂直磁各向異性場，通過控制Tb與Fe原子組分比x:y使矯頑力在100Oe到2000Oe范圍內可調，并顯著低于TbCoFe等傳統(tǒng)垂直磁各向異性膜的矯頑力。因此它可以作為鐵磁層應用于垂直自旋閥或磁隧道結中，應用時能夠克服小尺寸下的磁巻縮和渦旋磁疇結構，且矯頑力可調，能夠滿足超高靈敏度和存儲密度的磁傳感器或存儲器的使用要求。具體實施例方式根據上述薄膜組分，采用磁控共濺射法制備了下列12種Tb"C02FeZ)y薄膜，其特點是Z位置可以是A1、Si等元素，Co2FeZ為半金屬Heusler合金組分。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>如上表所示，上述Tbx(Co2FeZ)y薄膜均呈垂直磁各向異性，垂直磁各向異性場介于5000Oe到11000Oe之間，隨著Tb和Fe原子比例x:y的減小，矯頑力減小。抽樣測試表明，薄膜在300x:退火后仍保持垂直磁各向異性。權利要求1、一種垂直磁各向異性薄膜，其特征在于薄膜組分為Tbx(Co2FeZ)y，其中Z為Al或Si元素，Co2FeZ為半金屬Heusler合金組分，Tb與Fe原子比為x∶y，0.2＜(x∶y)＜2。2、如權利要求1所述的垂直磁各向異性薄膜，其特征在于薄膜的矯頑力在100Oe到2000Oe之間，垂直磁各向異性場介于5000Oe到11000Oe區(qū)間，300。C退火后薄膜仍保持垂直磁各向異性。全文摘要一種垂直磁各向異性薄膜，其易磁化軸方向垂直于薄膜平面，屬于磁性材料領域。其特征在于薄膜組分為Tb<sub>x</sub>(Co<sub>2</sub>FeZ)<sub>y</sub>，其中Z為Al、Si等元素，Co<sub>2</sub>FeZ為半金屬Heusler合金組分，Tb和Fe原子的比例x∶y為0.2＜(x∶y)＜2。本發(fā)明的優(yōu)點在于該薄膜具有高垂直磁各向異性場，可以通過控制原子組分比調節(jié)矯頑力，并顯著低于傳統(tǒng)垂直磁各向異性膜的矯頑力，因此它可以作為鐵磁層應用于垂直自旋閥或磁隧道結中，應用時能夠克服小尺寸下的磁卷縮和渦旋磁疇結構，且矯頑力可調，能夠滿足超高靈敏度和存儲密度的磁傳感器或存儲器的使用要求。文檔編號H01F10/12GK101620915SQ20091008616公開日2010年1月6日申請日期2009年6月9日優(yōu)先權日2009年6月9日發(fā)明者勇姜,徐曉光,李曉其申請人:北京科技大學