W/NiFe/W的各向异性磁电阻效应分析

王一飞 姜宏伟

摘  要：文章采用钨（W）作为NiFe合金的缓冲层和覆盖层制备W/NiFe/W系列膜，同时制备了Ta/NiFe/Ta系列膜作对照，研究W/NiFe/W中W对NiFe薄膜AMR的影响，并对样品的磁性和微结构进行了测试和表征。通过观察可以看出，利用电阻率大、表面能大的钨作为缓冲层以及覆盖层可以很好地保证NiFe薄膜优异的软磁性能，其AMR值与利用钽元素时的结果相近。经过退火处理后，W/NiFe/W薄膜的磁性死层更小，磁性能更稳定。结果表明，W也适合作NiFe薄膜的缓冲层以及覆盖层。

关键词：各向异性磁电阻;W;磁性死层

中图分类号：TM721     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）06-0075-03

1  实验背景概述

各向异性磁电阻（AMR）效应指的是铁磁材料的电阻率随着自身磁化强度与电流方向夹角改变而改变的现象。AMR效应在1857年被William Thomson在铁和镍中发现，后来到20世纪70年代开始进入传感器市场，20世纪90年代初作为磁头应用于磁记录中。

如今，虽然AMR磁头的功能已经被自旋阀结构的GMR材料取代，但是AMR材料在传感器方面的研究仍备受关注。目前，AMR效应在地磁导航、位置测量、大容量存储磁带机等方面被广泛应用。

通常认为，AMR效应的微观机制是自旋-轨道耦合相互作用导致的传导电子自旋相关散射的各向异性。由于坡莫合金（Ni81Fe19）价格低廉，结构简单，具有比较可观的AMR效应、低矫顽力等优越性能，所以一直是被用于实际应用。而Ta是磁电阻结构中最常用的缓冲层、保护层材料。

采用Ta/NiFe/Ta多层膜结构，可以很好地保证NiFe薄膜的优异软磁性能。底层利用Ta作为缓冲层可极大改善NiFe薄膜的结晶性和诱发（111）织构;由于Ta膜表面容易钝化，所以在NiFe层上覆盖Ta层可以保护NiFe层不被氧化。……