《雙合成反鐵磁薄膜結構及其對自旋閥性能的影響》是依託北京科技大學，由徐曉光擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雙合成反鐵磁薄膜結構及其對自旋閥性能的影響
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：徐曉光
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
合成反鐵磁薄膜在磁性存儲元件中的套用可以提高元件的磁性能，但合成反鐵磁薄膜的飽和磁化場、矯頑力、飽和磁化強度及其釘扎穩定性等性質有待進一步最佳化。我們的初步探索發現雙合成反鐵磁薄膜的綜合磁學性質明顯優於傳統的合成反鐵磁薄膜，有可能替代傳統的合成反鐵磁結構套用於磁性存儲元件，以滿足更高存儲密度的要求，為此，我們擬藉助本項目的支持，系統研究雙合成反鐵磁薄膜的性能。一方面，基於現有雙合成反鐵磁薄膜，設計並製備高性能雙合成反鐵磁薄膜結構，在已有結構中引入半金屬材料，藉助多種結構及磁學性質測試手段，表征薄膜的微結構及磁學性質，研究膜厚、組分對磁性能的影響，尋找具有更高飽和場、更低矯頑力和飽和磁化強度的薄膜結構；另一方面，將不同結構的雙合成反鐵磁薄膜套用於自旋閥，探索雙合成反鐵磁薄膜對自旋閥性能的影響規律，提高自旋閥的靈敏度和熱穩定性。
結題摘要
本項目圍繞雙合成反鐵磁薄膜結構展開研究。首先，選擇Co90Fe10這一傳統材料，將其製備成Co90Fe10/Ru/Co90Fe10合成反鐵磁結構，對其結構及磁學性質進行研究，觀測到強合成反鐵磁行為。繼而對Co90Fe10/Ru/Co90Fe10/Ru/Co90Fe10雙合成反鐵磁結構進行製備及磁學性質的研究，通過改變兩個非磁Ru層的厚度，最佳化出最佳Ru層厚度，且該雙合成反鐵磁結構的飽和場Hs高達15000 Oe，較傳統Co90Fe10-SyAF 結構的Hs要高的近50%，充分體現了雙合成反鐵磁結構的優勢。其次，為了提高合成反鐵磁結構的綜合磁學性質，我們在合成反鐵磁結構中引入了半金屬磁性材料。依據Co/Ru/Co間強烈的反鐵磁耦合特性，選擇具有高自旋極化率的富鈷半金屬合金材料Co2FeAl為鐵磁層，製備了Co2FeAl/Ru/Co2FeAl合成反鐵磁結構，並對其磁性能及熱穩定性進行了研究。實驗研究表明，該結構呈強反鐵磁耦合特性，較傳統的Co90Fe10合成反鐵磁結構有著更低的矯頑力和飽和磁化強度，且飽和場和熱穩定性滿足了在磁讀出頭中的套用要求。接下來我們對半金屬合成反鐵磁結構進一步改進，製備成雙合成反鐵磁結構Co2FeAl/Ru/Co2FeAl/Ru/Co2FeAl，以期獲得穩定性更好的新型合成反鐵磁結構。將該結構的飽和場，熱穩定性等與其他SyAF和DSyAF進行對比，發現其熱穩定性高達400 oC，明顯高於其它合成反鐵磁結構，同時，結構研究還表明，Co2FeAl在400 oC退火可以獲得B2相，該相具有良好的半金屬性質，而採用Co2FeAl的B2相為鐵磁層的磁隧道結結構有著優異的隧穿磁電阻特性。由此可知，該半金屬雙合成反鐵磁結構將有望套用於磁隧道結結構中，進一步提高隧穿磁電阻特性。此外，在項目資助下，我們還對垂直磁各向異性薄膜、納米氧化層自旋閥、稀磁半導體材料等進行初步探索並取得一定成果。在項目資助下發表SCI論文24篇，其中影響因子2.0以上文章9篇；申請發明專利1項，獲得授權發明專利4項；培養博士畢業生4名，碩士畢業生6名；國際會議邀請報告4人次，出國參加國際會議2人次。項目負責人在2011年入選“北京市科技新星計畫”，2012年入選“北京市優秀人才”。1名項目組成員晉升副教授。
