專利名稱：一種氧化物巨磁電阻薄膜、制備方法及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在室溫下電阻率隨外磁場(chǎng)線性變化的氧化物巨磁電阻薄膜和制備氧化物巨磁電阻薄膜的金屬有機(jī)物分解的工藝方法及用途，該薄膜具有多晶結(jié)構(gòu)。
1988年M.N.Baibich等人(Phys.Rev.Lett.,61,2472(1988))首次在分子束外延生長(zhǎng)的鐵Fe/鉻Cr多層膜中發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應(yīng)(即材料的電阻率在外磁場(chǎng)的作用下發(fā)生很多變化的現(xiàn)象)，在溫度為4.2K時(shí)，2特斯拉外磁場(chǎng)下，砷化鎵GaAs(100)/(鐵Fe30/鉻Cr9)60的多層膜呈現(xiàn)R/R(H=O)=45％的特性，式中R為施加外磁場(chǎng)的電阻值，R(H=O)為外加磁場(chǎng)為零時(shí)的電阻值。他們把巨磁電阻效應(yīng)的機(jī)制歸結(jié)于自旋極化電子在金屬多層膜界面處的散射。1993年R.vonHelmolt等人(Phys.Rev.Lett.,71,2331(1993))在脈沖激光剝離沉積方法生長(zhǎng)的摻雜稀土氧化物L(fēng)aBaMnO多晶薄膜中也發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應(yīng)，在室溫下，巨磁電阻效應(yīng)值為ΔR/RH=60％，其中ΔR為加施加外磁場(chǎng)時(shí)最大電阻值與飽和電阻值之差，RH為外磁場(chǎng)為7特斯拉時(shí)的電阻值。他們認(rèn)為是電子通過O-2在Mn+3和Mn+4之間傳遞進(jìn)行所謂雙交換，使材料由原來的完全反鐵磁性變成了不完全反鐵磁性。在外磁場(chǎng)的作用下，錳離子自旋傾向于平行，鐵磁有序性的提高引起電阻率減小。1995年，G.Q.Gong(Appl.Phys.Lett.,67,1783(1995))報(bào)導(dǎo)了固態(tài)反應(yīng)法制備的LaCaMnO體材料中特大磁電阻效應(yīng)，在57K溫度下外磁場(chǎng)為8特斯拉時(shí)，ΔR/RH=108％；同年，S.Jin(Science,264,413(1994))用脈沖激光剝離沉積方法制備了LaCaMnO單晶薄膜，在77K溫度下外磁場(chǎng)為6特斯拉時(shí)，ΔR/RH=105％?？傊?，氧化物巨磁電阻材料的最大特點(diǎn)是在外磁場(chǎng)的作用下，電阻率的變化非常大，有時(shí)可達(dá)幾個(gè)數(shù)量級(jí)，利用它可制備輸出信號(hào)變化很大的磁傳感器等。另外，這種材料的自旋極化率很高(H.Y.Hwang,et al.,Phys.Rev.Lett.,77,2041(1996)),是研制自旋極化三極管的理想材料(S.Mathewr et al.,Science,276,238(1997))。
金屬有機(jī)物分解(MOD)法曾被用于制備鐵電薄膜，W.L.Zhong,(Thin Solid Films,237,160(1994))報(bào)導(dǎo)了用MOD法制備PbTiO3鐵電薄膜的結(jié)果；T.J.Boyle(J.Mater.Res.,11,2274(1996))報(bào)導(dǎo)了用MOD法制備SrBi2Ta2O9鐵電薄膜的結(jié)果；T.Hayashi(Jpn.J.Appl.Phys.,35,4952(1996))也用MOD法制備了SrBi2Ta2O9鐵電薄膜；去年，S.Okamura(Jpn.J.Appl.Phys.,36,5889(1997))報(bào)導(dǎo)了用MOD法制備Bi4Ti3O12鐵電薄膜的結(jié)果。
迄今為止，有關(guān)氧化物巨磁電阻薄膜的制備大多數(shù)是采用脈沖激光剝離沉積方法(N.D.Mathur,et al.,Nature,387,266(1997)和B.S.Teo,et al.,J.Appl.Phys.,83,7157(1998)等)，它首先需要用反復(fù)研磨和長(zhǎng)時(shí)間高溫?zé)Y(jié)制備氧化物體材料靶，然后進(jìn)行脈沖激光剝離沉積生長(zhǎng)薄膜，工藝繁雜；也有用分子束外延方法(J.O’Donnell,et al.,J.Appl.Phys.,81,4961(1997))和用金屬有機(jī)物化學(xué)汽相沉積方法(Y.Q.Li,et al.,J.Mater.Res.,10,2166(1995)和J.J.Heremans,etal.,J.Appl.Phys.,83,7055(1998))制備氧化物巨磁電阻薄膜的報(bào)導(dǎo)，但設(shè)備非常昂貴。同時(shí)，上述氧化物巨磁電阻薄膜的制備方法中還有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是均采用昂貴的單晶材料作為襯底，例如(100)LaAlO3單晶(Y.Q.Li,et al.,J.Mater.Res.,10,2166(1995)和J.J.Heremans,et al.,J.Appl.Phys.,83,7055(1998))等)，(001)SrTiO3單晶(J.O’Donnell,et al.,J.Appl.Phys.,81,4961(1997)和B.S.Teo,et al.,J.Appl.Phys.,83,7157(1998)等)，(001)MgO單晶(J.Y.Gu,et al.,Appl.Phys.Lett.,72,1113(1998)等)。上述方法制備的薄膜均不具備室溫下電阻率隨外磁場(chǎng)線性變化的特性。為了克服上述制備方法的不足，人們逐期望獲得用一種金屬有機(jī)物分解(MOD)法制備具有優(yōu)異巨磁電阻效應(yīng)的氧化物巨磁電阻薄膜。
本發(fā)明的目的是提供一種室溫下以線性巨磁電阻效應(yīng)為特征的具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物巨磁電阻薄膜，該薄膜具有多晶結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種采用廉價(jià)的襯底材料和市售的金屬有機(jī)物溶液，配制、合成氧化物巨磁電阻薄膜的工藝方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述氧化物巨磁電阻薄膜的用途，該薄膜是制備大輸出信號(hào)的磁傳感器和自旋極化三極管提供理想的材料。
本發(fā)明提供的氧化物巨磁電阻薄膜，一般結(jié)構(gòu)式是AxB1-xCOy，其中A為ⅢB族三價(jià)元素或鑭系稀土三價(jià)元素，B為二價(jià)元素，C是呈三價(jià)或/和四價(jià)特性的元素，O是氧元素。x、y均表示組份，它們的范圍是0≤x≤1；1≤y≤10。最佳范圍是0.6≤x≤0.8；2≤y≤4。這種氧化物多晶薄膜的共同特征是溫度低于其居里溫度時(shí)在很大的磁場(chǎng)范圍內(nèi)具有巨磁電阻效應(yīng)。
本發(fā)明提供的氧化物巨磁電阻薄膜的一般結(jié)構(gòu)式AxB1-xCOy中，A可以是La鑭，Y釔，Sm釤和Er鉺等；B可以是Sr鍶，Ba鋇，Ca鈣，Pb鉛等；C可以是Mn錳等；x、y均表示組份，它們的范圍是0≤x≤1；1≤y≤10。最佳范圍是0.6≤x≤0.8；2≤y≤4。
本發(fā)明提供的氧化物巨磁電阻薄膜的一般結(jié)構(gòu)式AxB1-xCOy中，A還可以是兩種三價(jià)元素的百分比組合，即A=HzG1-z其中z表示組份，0≤z≤1,H、G分別是La鑭，Y釔，Sm釤和Er鉺等；B可以是Sr鍶，Ba鋇，Ca鈣，Pb鉛等；C可以是Mn錳等；x、y均表示組份，它們的范圍是0≤x≤1；1≤y≤10。最佳范圍是0.6≤x≤0.8；2≤y≤4。
本發(fā)明提供的氧化物巨磁電阻薄膜的一般結(jié)構(gòu)式AxB1-xCOy中，A可以是La鑭，Y釔，Sm釤和Er鉺等；B還可以是兩種二價(jià)元素的百分比組合，即B=JzK1-z其中z表示組份，0≤z≤1,J、K分別是Sr鍶，Ba鋇，Ca鈣，Pb鉛，Zn鋅，Sn錫，Mg鎂，Cd鎘等；C可以是Mn錳等；x、y均表示組份，它們的范圍是0≤x≤1；1≤y≤10。最佳范圍是0.6≤x≤0.8；2≤y≤4。
本發(fā)明提供的氧化物巨磁電阻薄膜的一般結(jié)構(gòu)式AxB1-xCOy中，A可以是La鑭，Y釔，Sm釤和Er鉺等；B可以是Sr鍶，Ba鋇，Ca鈣，Pb鉛等；C還可以是呈三價(jià)和/或四價(jià)特性的元素的百分比組合，即C=PzQ1-z其中z表示組份，0≤z≤1,P和Q分別是Mn錳，Co鈷，F(xiàn)e鐵，Ni鎳，Cr鉻等；x、y均表示組份，它們的范圍是0≤x≤1；1≤y≤10。最佳范圍是0.6≤x≤0.8；2≤y≤4。
本發(fā)明提供的氧化物巨磁電阻薄膜最典型的特征是室溫下電阻率隨外磁場(chǎng)線性變化，代表性薄膜的結(jié)構(gòu)式是La0.67Sr0.33MnO3。外磁場(chǎng)為10000奧斯特時(shí)可獲得大于5％的巨磁電阻效應(yīng)值，對(duì)應(yīng)于0.7歐姆/奧斯特的輸出電阻的變化率；低溫下其巨磁電阻特性分低場(chǎng)和高場(chǎng)兩部分，其占主導(dǎo)地位的低場(chǎng)部分是晶粒間自旋極化隧道效應(yīng)所致，高場(chǎng)部分則是Mn離子的自旋逐漸趨于沿磁場(chǎng)方向排列所引起，77K溫度下，外磁場(chǎng)為10000奧斯特時(shí)，巨磁電阻值達(dá)19％。
本發(fā)明提供的制備氧化物巨磁電阻薄膜的方法中，采用廉價(jià)的、耐高溫的材料為襯底片，起始溶液為市售金屬有機(jī)物分解(MOD)溶液，包括三價(jià)元素的MOD溶液、二價(jià)元素的MOD溶液、可以呈三價(jià)和/或四價(jià)的元素的MOD溶液，它們的摩爾濃度均在0.1摩爾/升至0.5摩爾/升之間。在凈化工作臺(tái)中按摩爾體積比例配制成所需的目標(biāo)溶液后，用旋轉(zhuǎn)甩膠法制備濕膜，在空氣或氧氣氣氛中經(jīng)前烘和燒結(jié)制備出氧化物巨磁電阻薄膜。
本發(fā)明提供的制備氧化物巨磁電阻薄膜的方法中，采用的襯底材料有拋光石英玻璃，拋光Si片和Al2O3陶瓷片。采用的三價(jià)元素的MOD溶液包括LaO1.5,YO13,SmO1.5,ErO1.5等；采用的二價(jià)元素的MOD溶液包括BaO,CaO,SrO,PbO,ZnO,SnO,MgO,CdO等，采用的可以呈三價(jià)和/或四價(jià)價(jià)態(tài)的元素的MOD溶液包括MnO1.5,FeO1.5,CoO,CrO1.5，NiO等。制備濕膜的甩膠機(jī)轉(zhuǎn)速控制在100轉(zhuǎn)/分至5000轉(zhuǎn)/分之間，時(shí)間為10秒至3分鐘。濕膜的前烘溫度在100℃至650℃之間，時(shí)間為10分鐘至30分鐘。為了增加薄膜的厚度，可重復(fù)進(jìn)行濕膜的制備和前烘工藝，也可以多次燒結(jié)。燒結(jié)采用700℃至1000℃之間的溫度，時(shí)間為10分鐘至10小時(shí)。燒結(jié)時(shí)的升溫速率在1℃/分至20℃/分之間，降溫速率在0.1℃/分至10℃/分之間。
本發(fā)明提供的氧化物巨磁電阻薄膜具有大面積均勻，輸出信號(hào)大，室溫下電阻率隨外磁場(chǎng)線性變化等特點(diǎn)，是制備磁傳感器的理想材料。同時(shí)，由于氧化物薄膜自旋極化率高，還可用于研制自旋極化三極管。
本發(fā)明提供的氧化物巨磁電阻薄膜的制備方法的優(yōu)點(diǎn)顯而易見，具有生長(zhǎng)工藝簡(jiǎn)單，速度快，重復(fù)性好，大面積均勻，原料成本低，襯底價(jià)格低廉和設(shè)備要求不高等特點(diǎn)，易于操作和控制，易于推廣應(yīng)用。材料的組份和化學(xué)配比可根據(jù)需要快速靈活地改變，從而獲得不同的巨磁電阻特性。因此，本方法是一種不同于傳統(tǒng)氧化物巨磁電阻薄膜制備方法的基于金屬有機(jī)物分解的薄膜生長(zhǎng)方法，用本方法制備的氧化物巨磁電阻薄膜性能亦明顯不同于用傳統(tǒng)方法制備的氧化物薄膜材料。


圖1是本發(fā)明方法中的制備氧化物巨磁電阻濕膜的甩膠機(jī)示意圖。其中1為凈化工作臺(tái)；2為制備的氧化物濕膜；3為襯底材料；4為樣品托盤；5為甩膠機(jī)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。
圖2是本發(fā)明方法制備成的La0.67Sr0.33MnO3氧化物巨磁電阻薄膜的原子力顯微鏡形貌。薄膜薄膜呈顆粒狀，表面均方根粗糙度約8納米，顆粒粒徑約為200納米，是明顯的多晶薄膜。
圖3是用本方法制備的La0.67Sr0.33MnO3氧化物巨磁電阻多晶薄膜中在室溫下測(cè)得的磁滯回線。薄膜的矯頑力為150奧斯特，飽和場(chǎng)約1000奧斯特。
圖4是用本方法制備的La0.67Sr0.33MnO3氧化物巨磁電阻薄膜在室溫下測(cè)得的磁阻曲線。在零到10000奧斯特磁場(chǎng)范圍內(nèi)，巨磁電阻值隨外磁場(chǎng)線性變化，巨磁電阻的定義為ΔR/RH，其中ΔR為無外磁場(chǎng)時(shí)電阻值與加施加外磁場(chǎng)時(shí)電阻值之差，RH為加外磁場(chǎng)時(shí)的電阻值。本例中，巨磁電阻值超過5％。在小磁場(chǎng)范圍內(nèi)，沒有與圖3中矯頑力相對(duì)應(yīng)的磁阻部分。
圖5是用本方法制備的La0.67Sr0.33MnO3氧化物巨磁電阻薄膜在77K溫度下測(cè)得的磁阻曲線。與圖4中室溫下特性明顯不同的是，曲線分為低場(chǎng)和高場(chǎng)兩部分，其占主導(dǎo)地位的低場(chǎng)部分是晶粒間自旋極化隧道效應(yīng)所致，高場(chǎng)部分則是Mn離子的自旋逐漸趨于沿磁場(chǎng)方向排列所引起，外磁場(chǎng)為10000奧斯特時(shí)，巨磁電阻值達(dá)19％。
通過下述實(shí)例將有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明方法的實(shí)施例。
實(shí)施例1本實(shí)施例為在凈化工作臺(tái)1中的甩膠機(jī)上進(jìn)行濕膜制備再經(jīng)前烘和燒結(jié)后制成La0.67Sr0.33MnO3氧化物巨磁電阻多晶薄膜。由市售的MOD溶液LaO1.5(0.1摩爾/升)，SrO(0.5摩爾/升)和MnO1.5(0.5摩爾/升)按10∶1∶3體積比例配制成目標(biāo)溶液，混合均勻后待用。襯底3由吸氣法固定在托盤4上，甩膠機(jī)馬達(dá)5帶動(dòng)樣品托盤4旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速可在0至5000轉(zhuǎn)/分之間連續(xù)調(diào)節(jié)。將目標(biāo)溶液滴在襯底3上，經(jīng)旋轉(zhuǎn)甩膠制成均勻的濕膜2。本實(shí)施例中的襯底材料采用拋光石英片3。襯底石英片3先用有機(jī)化學(xué)溶劑超聲清洗，并用去離子水沖洗干凈后烘干，放在甩膠機(jī)的樣品托盤4上并用吸氣法固定。在襯底石英片3上滴上數(shù)滴混合均勻的La0.67Sr0.33MnO3溶液后，以1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速甩膠30秒。將制得的濕膜樣品置于熱處理爐中，在200℃下空氣氣氛中烘干10分鐘。樣品冷卻后再重復(fù)同樣的甩膠制備濕膜和烘干工藝二次，最后在空氣氣氛中以10℃/分的速率將爐溫升高到750℃，燒結(jié)30分鐘后，以0.5℃/分的速率將樣品冷卻至室溫。用這種方法制備的La0.67Sr0.33MnO3氧化物巨磁電阻薄膜的厚度約200納米。薄膜為多晶結(jié)構(gòu)(見圖2)。室溫下多晶薄膜呈典型的鐵磁特性(見圖3)，對(duì)應(yīng)的居里溫度為350K。室溫下其巨磁電阻特性呈線性關(guān)系(也即薄膜的電阻率隨外磁場(chǎng)線性變化)。外磁場(chǎng)為10000奧斯特時(shí)可獲得大于5％的巨磁電阻效應(yīng)值(見圖4)，對(duì)應(yīng)于0.7歐姆/奧斯特的輸出電阻的變化率。實(shí)際上，磁場(chǎng)再增加到15000奧斯特時(shí)，巨磁電阻效應(yīng)仍呈線性變化。低溫下其巨磁電阻特性分低場(chǎng)和高場(chǎng)兩部分，77K溫度下，外磁場(chǎng)為10000奧斯特時(shí)，巨磁電阻值達(dá)19％。當(dāng)然，燒結(jié)溫度、時(shí)間、溫度上升速率和下降速率可控制、優(yōu)化、組合，從而得到不同性能的氧化物巨磁電阻薄膜。
實(shí)施例2本實(shí)施例中，除襯底石英片3改換成硅Si單晶片外，其它均同實(shí)施例1。室溫下外磁場(chǎng)為10000奧斯特時(shí)，所制備的La0.67Sr0.33MnO3氧化物薄膜的巨磁電阻效應(yīng)值大于4.5％，薄膜有很強(qiáng)的110擇優(yōu)取向。其它特性與實(shí)施例1相似。實(shí)施例3
本實(shí)施例中，氧化物薄膜的一般結(jié)構(gòu)式AxB1-xCOy中的A取為L(zhǎng)a鑭，B取為兩種二價(jià)元素Sr鍶和Ca鈣的百分比組合，C取為Mn錳，配制的目標(biāo)溶液的結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)a0.67Sr0.28Mg0.05MnOx。襯底材料和制備工藝與實(shí)施例1類似。制備的氧化物薄膜為多晶結(jié)構(gòu)，居里溫度為330K，室溫下外磁場(chǎng)為10000奧斯特時(shí)巨磁電阻值為3％，薄膜的電阻率隨外磁場(chǎng)線性變化。
實(shí)施例4本實(shí)施例中，氧化物薄膜的一般結(jié)構(gòu)式AxB1-xCOy中的A取為L(zhǎng)a鑭，B取為兩種二價(jià)元素Ba鋇和Ca鈣的百分比組合，C取為Mn錳，配制的目標(biāo)溶液的結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)a0.67Ba0.165Ca0.165MnOx。襯底材料和制備工藝與實(shí)施例1類似。制備的氧化物薄膜為多晶結(jié)構(gòu)，居里溫度為270K，鐵磁一半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變溫度為200K，該溫度下外磁場(chǎng)為6000奧斯特時(shí)巨磁電阻值為15.6％。
實(shí)施例5本實(shí)施例中，氧化物薄膜的一般結(jié)構(gòu)式AxB1-xCOy中的A取為兩種三價(jià)元素La鑭和Sm釤的百分比組合，B取Sr鍶，C取為Mn錳，配制的目標(biāo)溶液的結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)a0.5Sm0.17Sr0.33MnOx。除襯底材料取為Al2O3三氧化二鋁和在氧氣氣氛中進(jìn)行熱處理外，其它制備工藝與實(shí)施例1類似。制備的氧化物薄膜為多晶結(jié)構(gòu)，居里溫度為200K，鐵磁一半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變溫度為150K，該溫度下外磁場(chǎng)為6000奧斯特時(shí)巨磁電阻值為25％。
實(shí)施例6本實(shí)施例中，氧化物薄膜的一般結(jié)構(gòu)式AxB1-xCOy中的A取為L(zhǎng)a鑭，B取Ca鈣，C取為Mn錳和Fe鐵的百分比組合，配制的目標(biāo)溶液的結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)a0.7Ca0.3Mn0.9Fe0.1Ox。襯底材料和制備工藝與實(shí)施例1類似。制備的氧化物薄膜為多晶結(jié)構(gòu)，居里溫度為250K，鐵磁一半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變溫度為210K，該溫度下外磁場(chǎng)為6000奧斯特時(shí)巨磁電阻值為22％。
實(shí)施例7本實(shí)施例中，分二次燒結(jié)制備氧化物薄膜。氧化物薄膜的一般結(jié)構(gòu)式AxB1-xCOy中的A取為L(zhǎng)a鑭，B取為兩種二價(jià)元素Ba鋇和Ca鈣的百分比組合，C取為Mn錳，配制的目標(biāo)溶液的結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)a0.67Ba0.165Ca0.165MnOx。襯底材料和制備工藝與實(shí)施例1類似。燒結(jié)后，再將另一種結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)a0.67Sr0.33MnOx的目標(biāo)溶液滴于其上，用實(shí)施例1類似的工藝再次燒結(jié)，制得的雙層氧化物薄膜為多晶結(jié)構(gòu)，居里溫度為320K，室溫下外磁場(chǎng)為10000奧斯特時(shí)巨磁電阻值為4％，薄膜的電阻率隨外磁場(chǎng)線性變化。
權(quán)利要求
1.一種氧化物巨磁電阻薄膜，其特征在于，它由三價(jià)元素，二價(jià)元素，可以呈三價(jià)和/或四價(jià)價(jià)態(tài)的元素以及氧元素組成，其一般結(jié)構(gòu)式是AxB1-xCOy,其中x、y均表示組份，它們的范圍是0≤x≤1；1≤y≤10，具有鈣鈦礦型多晶結(jié)構(gòu)，室溫下電阻率隨外磁場(chǎng)線性變化。
2.如權(quán)利要求1所述的一種氧化物巨磁電阻薄膜，其特征在于，三價(jià)元素是Ia鑭，Y釔，Sm釤或Er鉺等，二價(jià)元素是Sr鍶，Ba鋇，Ca鈣，Pb鉛，Zn鋅，Sn錫，Mg鎂或Cd鎘等，呈三價(jià)和/或四價(jià)價(jià)態(tài)的元素是Mn錳，Co鈷，F(xiàn)e鐵，Ni鎳或Cr鉻。
3.如權(quán)利要求1所述的一種氧化物巨磁電阻薄膜，其特征在于，一般結(jié)構(gòu)式AxB1-xCOy中，A可以是兩種三價(jià)元素的百分比組合，B也可以是兩種二價(jià)元素的百分比組合，C也可以是兩種呈三價(jià)和/或四價(jià)價(jià)態(tài)的元素的百分比組合。
4.如權(quán)利要求1所述的一種氧化物巨磁電阻薄膜，其特征在于，具有La0.67(JxK1-x)0.33MnOy結(jié)構(gòu)式，J和K分別是權(quán)利要求2中所述的二價(jià)元素，0≤x≤1,2≤y≤4,居里溫度點(diǎn)高于300K，室溫下電阻率隨外磁場(chǎng)線性變化。
5.如權(quán)利要求1所述的一種氧化物巨磁電阻薄膜，其特征在于，具有La0.67Sr0.33MnO3結(jié)構(gòu)式，居里溫度點(diǎn)高于330K，室溫下電阻率隨外磁場(chǎng)線性變化，外磁場(chǎng)為10000奧斯特時(shí)，巨磁電阻值大于5％，電阻變化率達(dá)0.7歐姆/奧斯特。
6.一種制備氧化物巨磁電阻薄膜的方法，包括凈化工作臺(tái)，旋轉(zhuǎn)甩膠機(jī)，廉價(jià)襯底及襯底的有機(jī)化學(xué)溶劑清洗和去離子水沖洗、烘干工藝，目標(biāo)溶液的配制，濕膜的前烘和燒結(jié)工藝，熱處理的氣氛，其特征在于，采用三價(jià)元素的MOD溶液、二價(jià)元素的MOD溶液、可以呈三價(jià)和/或四價(jià)價(jià)態(tài)元素的MOD溶液，它們的摩爾濃度均在0.1摩爾/升至0.5摩爾/升之間。
7.如權(quán)利要求6所述的一種制備氧化物巨磁電阻薄膜的方法，其特征在于，采用的三價(jià)元素的MOD溶液可以是LaO1.5,YO1.5,SmO1.5或ErO1.5，二價(jià)元素的MOD溶液可以是BaO,CaO,SrO,PbO,ZnO,SnO,MgO或CdO，采用的呈三價(jià)和/或四價(jià)價(jià)態(tài)的元素的MOD溶液可以是MnO1.5,FeO1.5,CoO,CrO1.5或NiO,目標(biāo)溶液按摩爾體積比例配制。
8.如權(quán)利要求6所述的一種制備氧化物巨磁電阻薄膜的方法，其特征在于，采用的襯底材料是拋光石英玻璃或拋光Si單晶片或Al2O3陶瓷片。
9.如權(quán)利要求6所述的一種制備氧化物巨磁電阻薄膜的方法，其特征在于，熱處理是在空氣或氧氣氣氛中進(jìn)行。
10.如權(quán)利要求6所述的一種制備氧化物巨磁電阻薄膜的方法，其特征在于，濕膜的烘干溫度還可以是700℃以下的其它溫度，燒結(jié)溫度還可以是700℃至1100℃，時(shí)間為10分至10小時(shí)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種制備氧化物巨磁電阻薄膜的方法，其特征在于，燒結(jié)時(shí)的升溫速率在1℃/分至20℃/分，降溫速率在0.1℃/分至10℃/分。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種制備氧化物巨磁電阻薄膜的方法，其特征在于，制成薄膜的厚度由甩膠機(jī)轉(zhuǎn)速，重復(fù)制備濕膜和烘干的次數(shù)或重復(fù)燒結(jié)的次數(shù)決定，最佳轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分至1500轉(zhuǎn)/分，時(shí)間為10秒至2分鐘。
13．一種由具有如權(quán)利要求1所述的氧化物巨磁電阻薄膜的用途，其特征是該薄膜用于制備的磁敏器件或自旋極化三極管或相關(guān)器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化物巨磁電阻薄膜、制備方法以及薄膜的用途。采用摩爾濃度為0.1摩爾/升至0.5摩爾/升的金屬有機(jī)物溶液,按摩爾體積比例配制成均勻的目標(biāo)溶液后,用旋轉(zhuǎn)甩膠制備濕膜。再經(jīng)前烘和燒結(jié)后,制備成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物巨磁電阻薄膜。本方法具有工藝簡(jiǎn)單,重復(fù)性好,大面積均勻,成本低,襯底價(jià)格低廉和設(shè)備要求不高等特點(diǎn),易于操作控制和推廣應(yīng)用。該巨磁電阻薄膜具有輸出信號(hào)大,室溫下電阻率隨外磁場(chǎng)呈線性變化等特性,適合于制備磁敏器件和自旋極化三極管等。
文檔編號(hào)H01L43/12GK1221988SQ98122068
公開日1999年7月7日 申請(qǐng)日期1998年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月4日
發(fā)明者沈鴻烈, 塚本孝一, 祝向榮, 柳澤武, 鄒世昌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所