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原文传递一种稀土（RE）-过渡族金属（TM）合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法

专利名称：	一种稀土（RE）-过渡族金属（TM）合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法
摘要：	一种稀土（RE）‑过渡族金属（TM）合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法，通过测量由两层RE‑TM磁性层组成的自旋阀的磁电阻角分辨谱，来测定RE‑TM非共线反铁磁耦合原子磁矩之间的夹角；由两层RE‑TM磁性层与中间非磁性金属间隔层构成的自旋阀，对其磁电阻进行角分辨谱测量方法。本发明通过测量由双层RE‑TM磁性层构成的钉扎型自旋阀磁电阻的角分辨谱，来确定RE‑TM合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩之间的夹角。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	三峡大学
发明人：	易立志;潘礼庆;杨栋超;肖强;许云丽;刘敏;黄秀峰;朴红光
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910641473.2
公开号：	CN110412081A
代理机构：	宜昌市三峡专利事务所
代理人：	成钢
分类号：	G01N27/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	443002 湖北省宜昌市西陵区大学路8号
主权项：	1.一种稀土（RE）-过渡族金属（TM）合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法，其特征在于：通过测量由两层RE-TM磁性层组成的自旋阀的磁电阻角分辨谱，来测定RE-TM非共线反铁磁耦合原子磁矩之间的夹角；由两层RE-TM磁性层与中间非磁性金属间隔层构成的自旋阀，对其磁电阻进行角分辨谱测量方法，包括以下步骤： 1）制备出由双层RE-TM磁性层构成的自旋阀，其中一层垂直磁化的RE-TM磁性层被反铁磁层钉扎，作为磁电阻测量时的固定层；另一层RE-TM磁性层为自由层；中间间隔层为纳米厚度的非磁性金属层； 2）采用四探针法测量自旋阀的磁电阻，两侧两根第一探针通电流，中间两根第二探针测电压； 3）定义自由层膜面为xy平面，膜面法线方向为z轴方向；施加磁场H，H在XY平面的投影与X轴之间的夹角为方位角，记为φ；H与Z轴之间的夹角定义为θ；其中RE-TM固定层由于被钉扎，其磁化方向在外磁场作用下不发生改变；而RE-TM自由层的磁矩随外磁场转动，固定方位角φ，在HOZ平面内扫描磁场，同时采用步骤2）的方法进行磁电阻测量，就能获得磁电阻值R关于角度θ的角分辨谱； 4）扫描方位角φ，在不同的方位角时重复步骤3）进行电阻值R关于角度θ的角分辨谱测量，就能得到一极坐标图，从中提取出RE-TM自由层中非共线反铁磁耦合原子磁矩的夹角信息。 2.根据权利要求1所述的一种稀土（RE）-过渡族金属（TM）合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法，其特征在于，稀土-过渡金属合金（RE-TM）磁性材料为稀土-过渡族金属非晶合金，其稀土元素为 Tb, Gd, Ho 元素中的一种，过渡族金属为 Co, Fe, Ni元素中的一种或Co, Fe, Ni的合金；其中RE-TM磁性固定层的磁矩被反铁磁层钉扎，其磁化方向在磁场下无法转动，而RE-TM磁性自由层的磁矩跟随外磁场转动。 3.根据权利要求2所述的一种稀土（RE）-过渡族金属（TM）合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法，其特征在于，自旋阀为钉扎型自旋阀，它包括反铁磁钉扎层、RE-TM磁性固定层、中间间隔层和RE-TM磁性自由层。 4.根据权利要求2所述的一种稀土（RE）-过渡族金属（TM）合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法，其特征在于，所述自旋阀中反铁磁钉扎层，为能产生较大偏置钉扎场的反铁磁材料，优选用IrMn合金、垂直磁化的TbCoFe合金、矫顽力大的垂直磁化多层膜(Co/Pt)n、(Co/Pd)n或由纳米厚度Ru分隔开的双层垂直磁化多层膜 (Co/Pt)n/Ru/(Co/Pt)n，或者(Co/Pd)n/Ru/(Co/Pd)n构成的人工反铁磁钉扎层。 5.根据权利要求2所述的一种稀土（RE）-过渡族金属（TM）合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法，其特征在于，所述的自旋阀中的中间隔层为导电金属材料，具有长程自旋扩散长度的特点，优选用Cu、Ag或者Au。 6.根据权利要求2所述的一种稀土（RE）-过渡族金属（TM）合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法，其特征在于，在自旋阀顶部设有覆盖保护层；覆盖保护层的材质为氧化物或者氮化物，优选用二氧化硅、氧化镁、氧化铝或者五氧化二钽、氮化硅、氮化铝和氮化钛。 7.一种如权利要求1到6任一项中所述自旋阀的制备方法，其特征在于：包括如下步骤： 1）将热氧化硅基片先用丙酮超声波清洗后，再用去离子水超声波清洗，最后用无水乙醇超声波清洗； 2）清洗后的基片用先用纯氮气吹干，再将基片放到磁控溅射镀膜设备的镀膜室内，把镀膜室抽到真空，然后向镀膜室内充入氩气； 3）用直流磁控溅射方法在基片上沉积 5到20纳米厚的IrMn薄膜，加上100到300伏的偏压； 4）继续溅射沉积10到30纳米厚的下层TbCo薄膜，将偏压降到零； 5）继续溅射沉积3到8纳米厚的Cu间隔层，10到30纳米厚的上层TbCo薄膜，和0.5到2纳米厚的氧化铝薄膜，其中镀下层TbCo薄膜时施加100到300伏偏压用以诱导垂直磁各向异性； 6）此时双层RE-TM磁性层构成的自旋阀制备完毕。
所属类别：	发明专利