1857年英國物理學家William Thomson[1]發現磁電阻效應，但因其變化率不足千分之三而未能引起足夠的重視
1988年Peter Grunberg[2]和Albert Fert[3]各自獨立地發現了巨磁阻效應(GMR效應)，Fe/Cr/Fe三層膜和Fe/Cr多層膜系統的室溫磁電阻變化率達到1.5%，在4.2K的低溫下甚至達到50%
后來在顆粒膜[4,5]中也發現了GMR效應，類鈣鈦礦結構[6]的稀土錳氧化物薄膜的室溫磁電阻變化率高達60%(龐磁電阻效應，CMR效應)，還發現了隧道磁電阻效應(TMR) [7,8,9,10,11,12]
GMR效應的發現，為現代電子行業開發和利用基于巨磁阻效應的磁傳感器、磁頭、磁隨機存儲器等各類先進的商業電子產品奠定了基礎
基于巨磁阻效應，Dieny等在1991年提出了具有廣闊應用前景的自旋閥結構(SV)[13]
自旋閥的核心結構是由雙層鐵磁層中間夾一層非磁性金屬層構成的三明治結構多層膜
任天令和劉理天等在實驗室條件下制備出線性度和靈敏度都較高的SV磁場傳感器[14,15,16]原型器件
本文研究自旋閥多層膜的研制和磁學、電學特性，并系統闡述多層膜中磁化翻轉場的調控機制與磁電阻特性之間的內在聯系
1 實驗方法
實驗用自旋閥多層膜結構包括Ta/CoFe/Fe/Au/Fe/IrMn/Ta和Ta/CoFe1/Au/CoFe2/IrMn/Ta
使用2英寸表面熱氧化的SiO2/Si襯底，氧化層的厚度約為500 nm
濺射沉積前先充分清洗襯底，然后用氮氣槍吹干后轉移到濺射腔中備用
實驗中使用的靶材有CoFe (99.95%，質量分數，下同)、Fe (99.99%)、IrMn (99.95%)、Ta (99.95%)和Au (99.99%)；工作氣體為高純氬氣(99.999%)，氣流量為20 sccm，濺射壓強約為0.5 Pa，靶基距為10 cm
濺射前先將本底抽真空到1×10-5 Pa以下，然后接通工作氣體
在濺射過程中通過改變每一種材料的濺射時間來控制各層薄膜的厚度，從而調控自旋閥多層膜的性能
典型的自旋閥多層膜樣品的制備參數，列于表1
為了引入參考場，將樣品放入真空磁性退火爐中進行加磁場退火，退火溫度約280℃，保溫時間約30 min，自然冷卻
Table 1
表1
表1典型樣品的濺射工藝參數
Table 1
聲明：
“自旋閥多層膜磁化翻轉場的調控和磁電阻特性” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：譚稀,宋玉哲,史鑫,強進,魏廷軒,盧啟海
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2025年08月05日 ~ 07日 
