[发明专利]一种磁电阻薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明属于磁性薄膜领域，尤其涉及一种磁电阻薄膜材料及其制备方法，其薄膜结构为：基片/Ta和半金属元素的合金化合物/（1.0～200.0nm）多层膜和半金属元素（如B、Si、As、Sb、Te、Po）的合金化合物。本发明的有益效果是，该方法是在NiFe(NiCo)或者MO/NiFe(NiCo)/MO两边沉积（1.0～20.0 nm）Ta和半金属元素的合金化合物的缓冲层和保护层。利用半金属材料特殊的物理化学性质来改善薄膜中输运电子的散射途径，延长电子的平均自由程，进而达到提高NiFe和NiCo薄膜的平面霍尔效应（PHE）灵敏度、改善其热稳定性的目的，以满足磁传感器的性能和产品需求。

技术领域

本发明属于磁性薄膜领域，涉及一种磁电阻薄膜材料及其制备方法。

背景技术

自1954年戈登堡等人发现平面霍尔效应(PHE)之后，人们利用PHE效应制成各类传感器。近十几年来，利用PHE效应制成的传感器具有好的频率响应特性、线性度以及热稳定性，且材料成本低，制备工艺简单，可以广泛应用在信息、机电、电子、能源管理、汽车、磁信息读写及工业自动控制等领域。与巨磁电阻（GMR）和各向异性磁电阻（AMR）等传感器相比，PHE传感器具有低热漂移、更易获得线性响应、高的信噪比等优点，更适合测量微小磁场下沿电流方向的磁化偏移、微米或纳米磁系统下的反向磁化和磁畴结构。此外，PHE传感器在测量磁珠和生物分子、研究生物分子之间的反应上具有其独特的优势，在磁性生物传感器方面有很好的发展前景。目前文献所报导的PHE传感器的灵敏度普遍较低（大约为340V/AT），与半导体霍尔效应传感器的灵敏度（大约为1000V/AT）相比还有很大差距。因此，要想推广PHE传感器的应用，必需采取适当的措施提高其灵敏度。

具有较高灵敏度的PHE材料的制备是一项非常关键的工作，它是PHE传感器应用的基础。目前国际上还在不断地挖掘磁性PHE薄膜的潜力，提高其磁场灵敏度和热稳定性等，以扩大其应用领域。为了提高其灵敏度，采用适当的措施增大其信号大小或者降低其饱和场，或者通过合适的插层、退火等方法可以达到上述目的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供工艺简单，具有较高的PHE灵敏度和好的热稳定性等综合性能的磁电阻薄膜材料及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种磁电阻薄膜材料，该磁电阻薄膜材料包括基底、缓冲层、多层膜NiFe(NiCo)或者MO/NiFe(NiCo)/MO层(其中MO 为氧化物)、保护层。

其中，所述缓冲层和保护层均由金属Ta和半金属元素构成，所述金属Ta的质量百分比为：19.9-99.9%，剩余为半金属元素。

进一步，所述半金属元素为B、Si、As、Sb、 Te或Po的一种或多种。

进一步，所述基底为硅片、玻璃片或MgO基片。

本发明的另一目的是提供上述磁电阻薄膜材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤1：选取基底材料，进行清洗；

步骤2：采用共溅射方法沉积Ta和半金属元素合金化合物沉积在经步骤1处理后的基底材料上作为缓冲层，

步骤3：在所述缓冲层上沉积NiFe(NiCo)或者MO/NiFe(NiCo)/MO层；

步骤4：采用共溅射方法把Ta和半金属元素合金化合物沉积在NiFe(NiCo)或者MO/NiFe(NiCo)/MO层上作为保护层；

步骤5：将经过步骤4制备的薄膜在真空退火炉中进行退火处理，最终得到磁电阻薄膜材料。