CN1069435C - 颗粒膜巨磁电阻效应传感器材料 - Google Patents

Abstract

一种磁传感器材料，其特征是采用磁控溅射，离子束溅射、快淬等工艺将铁磁性颗粒镶嵌在不相固溶的非磁性介质之中，形式非均匀相组成体系，其化学通式为：FxA(1-x)其中F代表Fe，Ni，Co，Mn，FeSi，FeCo，FeNi，MnAl，MnBi等铁磁性金属及其合金。A代表Au，Ag，Cu等与Fe，Ni，Co不相固溶的金属，以及SiO₂，Al₂O₃，BN等绝缘体以及Si，Ge等半导体元素，X为体积百分数，取X为10＜X＜50%。本发明的特点是采用溅射、快淬工艺一次生成颗粒膜，其工艺较多层膜简便、成品率高、价格低廉。

Description

颗粒膜巨磁电阻效应传感器材料

本发明涉及金属-金属，金属-绝缘体(含半导体)磁性颗粒膜巨磁电阻材料及其工艺。

目前探测磁场的传感器多数采用霍尔效应，其缺点是半导体霍尔元件易损坏，测量时具有方向性，灵敏度亦不够高。80年代末期各向异性磁电阻效应的FeNi等磁性合金薄膜开始作为磁传感器而被研制。1988年人们首先在Fe/Cr、Co/Cu等多层膜中发现了比FeNi合金大得多的负磁电阻效应，称之为巨电阻效应，1992年报导了Co-Cu颗粒膜中同样存在各向同性的巨磁电阻效应，该效应的发现为磁传感器提供了一类新型的人工功能材料，其电阻率约为10^-5-10^-6Ωcm，为了实用化通常需光刻成栅就以提高电阻值。

本发明的解决方案是：采用磁控溅射，离子束溅射、快淬等工艺将铁磁性颗粒镶嵌在不相固溶的非磁性介质之中，形成非均匀相组成体系，其化学通式为：FxA(1-x)其中F代表Fe，Ni，Co，Mn，FeSi，FeCo，FeNi，MnAl，MnBi等铁磁性金属及其合金。A代表Au，Ag，Cu等与Fe，Ni，Co不相固溶的金属，以及SiO₂，Al₂O₃，BN等绝缘体以及Si，Ge等半导体元素，X为体积百分数，取X为10＜X＜50％。

本发明的特点是采用溅射、快淬工艺一次生成颗粒膜，其工艺较多层膜简便、成品率高、价格低廉。

本发明采用的磁性金属--绝缘体颗粒膜，具有制备方便，重复性好，化学稳定性高，电阻值较高的优点，可以成为磁传感器的新型功能材料。以下结合附图和通过实施例对本发明作进一步说明：

图1为CoAg颗粒膜的室温巨磁电阻率Δρ/ρ与外磁场关系曲线

图2为CoCu颗粒膜的室温巨磁电阻率Δρ/ρ与外磁场关系曲线

图3为CoNiCu颗粒膜的室温巨磁电阻率Δρ/ρ与外磁场关系曲线

图4为FeSiO₂颗粒膜的室温巨磁电阻率Δρ/ρ与外磁场关系曲线

实施例1.Co₂₂Ag₇₈颗粒膜，采用离子束共溅射工艺，Co-Ag复合靶材，真空度-10^-4Pa，基片为盖玻片或Al₂O₃陶瓷片，溅射成膜后500K真空处理半小时，室温巨磁电阻率Δρ/ρ。与外磁场的关系曲线见图1。

实施例2.Co₂₀Cu₈₀颗粒膜，采用直流磁控溅射工艺，真空度为10^-3Pa，工作气体Ar(99.99％)气压0.8Pa，基片为盖玻片或Si(100)单晶片，溅射成膜后400℃真空热处理，离子束共溅射亦得到相似的结果，室温巨磁电阻率Δρ/ρ。与外磁场的关系曲线，见图2。

实施例3.Co₁₅Ni₁₀Cu₇₅颗粒膜，制备工艺如实施例2，巨磁电阻率Δρ/ρo与外磁场在此测定的磁场范围内具有较佳的可逆、线性关系。见图3。该材料具有失稳分解的相结构特征。

实施例4.Fe₂₈SiO₇₂颗粒膜，采用离子束溅射工艺，Fe-SiO2复合靶材，实验条件如实例1，室温Δρ/ρ-H见曲线图4。

Claims (2)

1.一种磁传感器材料，铁磁性颗粒镶嵌在不相固溶的非磁性介质之中，采用磁控溅射，离子束测射工艺使之形成非均匀相组成体系，其化学通式为：FxA(1-x)其中F代表Fe、Ni、Co等铁磁性金属及其合金，A代表SiO₂，X为体积百分数，取X为10＜X＜50％。

2.根据权利要求1所述的FxA(1-x)颗粒膜材料，其特征是成分配比为Fe₂₈SiO₂₇₂。

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