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1、材料合成与制备材料合成与制备巨巨磁电阻多层膜磁电阻多层膜一、巨磁电阻效应1.2007年诺贝尔物理学奖颁给了法国科学家阿尔贝费尔(左)和德国科学家彼得格林贝格尔（右）。2.阿尔贝费尔和彼得格林贝格尔1988年各自独立发现了一种全新的物理效应-巨磁电阻效应，即一个微弱的磁场变化可以在巨磁电阻系统中产生很大的电阻变化。3.巨磁电阻效应：磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。它产生于层层状的磁性薄膜结构状的磁性薄膜结构中，这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。二、薄膜物理制备方法1.真空蒸发镀膜2.溅射镀膜3.离子束镀膜4.分子束外延技术5.脉冲激光沉积技术
2、三、薄膜的化学制备方法1.化学气相沉积（CVD）2.化学溶液制备技术 2.1 化学反应镀膜 2.2 溶胶-凝胶（Sol-Gel）法 2.3 阳极氧化法 2.4 电镀法 2.5 喷雾热分解法3.薄膜的软溶液制备技术四、磁控溅射方法四、磁控溅射方法电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与Ar原子发生碰撞，电离出大量的Ar离子和电子，电子飞向基片，在此过程中不断和Ar原子碰撞，产生更多的Ar离子和电子。Ar离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。 溅射过程溅射过程即为入射离子通过一系列碰撞进行能量和动量交换的过程入射离子通过一系列碰撞进行能量和
3、动量交换的过程。靶材基片V (0)E+ArAr+-e-e-e+Ar+4.1 4.1 溅射原理溅射原理4.2 4.2 一般溅射沉积方法的缺点：一般溅射沉积方法的缺点：1.溅射方法沉积薄膜的沉积速率较低；2.溅射所需的工作气压较高，由此造成气体分子对薄膜污染的可能性提高。 为了提高沉积速度、降低工作气体压力，发展了磁控溅射技术。4.3 4.3 磁控溅射的优点磁控溅射的优点稳定性好重复性好均匀性好高速低温应用广泛金属非金属金属化合物非金属化合物4.4 4.4 影响溅镀效率的因素影响溅镀效率的因素磁场分布溅射速率沉积速率工作气压工作电压溅射功率靶基距五、三种磁控溅射方法五、三种磁控溅射方法1.射频（R
4、F）磁控溅射2.直流（DC）磁控溅射3.中频（MF）磁控溅射5.1 5.1 射频（射频（RFRF）磁控溅射）磁控溅射射频磁控溅射的特点：电流大，溅射速率高，产量大膜层与基体的附着力比较强 向基片的入射能量低，避免了 基片温度的过度升高 大功率的射频电源价格较高 ，对 于人身防护也成问题 。装置较复杂，存在绝缘、屏蔽、 匹配网络装置与安装、电极冷却 等多种装置部件 。射频溅射不适于工业生产应用 。1-磁极 2-屏蔽罩 3-基片 4-基片加热装置5-溅射靶 6-磁力线 7-电场 8-挡板9-匹配网络 10-电源 11-射频发生器右图为射频磁控溅射实验装置示意图。105.2 5.2 直流（直流（DC
5、DC）磁控溅射）磁控溅射1-磁极 2-屏蔽罩 3-基片 4-基片加热装置 5-溅射靶 6-磁力线 7-电场 8-挡板 直流磁控溅射装置图与射频磁控溅射装置图相比，其不需要外部复杂的网络匹配装置和昂贵的射频电源装置，适合溅射导体或者半导体材料。现已经在工业上大量使用。. 直流磁控溅射的特点. 靶材 直流磁控溅射沉积薄膜一般用平面靶。圆形平面靶： 15%矩形平面靶： 30%115.3 5.3 中频（中频（MFMF）磁控溅射）磁控溅射中频交流磁控溅射可用在单个阴极靶系统中。工业上一般使用孪生靶溅射系统。12旋转靶的优点旋转靶的优点旋转靶的优点旋转靶的优点靶材利用率最高可达 70% 以上靶材有更长的使
6、用寿命更快的溅射速率杜绝靶中毒现象5.45.4中频（中频（中频（中频（MFMF）磁控溅射）磁控溅射）磁控溅射）磁控溅射135.5 5.5 三三三三种磁控溅射对比种磁控溅射对比种磁控溅射对比种磁控溅射对比DCMFRF电源价格便宜一般昂贵靶材圆靶/矩形靶平面靶/旋转靶 实验室一般用圆平面靶靶材材质要求导体无限制无限制抵御靶中毒能力弱强强靶材利用率15 / 3030 / 70应用金属金属/化合物工业上不采用此法易打弧，不稳定在反应溅射中要严格控制反应气体流量工作稳定，无打弧现象，溅射速率快146. 多层膜的制备对于巨磁电阻多层膜结构，每层膜的厚度都纳米尺度，并且薄膜表面均匀性以及晶粒结构对其性能影响很大，采用直流磁控溅射方法是目前科研领域制备多层膜主要制备方法之一，归因于制备过程中可控性较好，容易得到结构稳定，性能良好的薄膜结构，从而能很好地提高薄膜材料的磁敏感性。谢谢大家！
