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条纹结构对软磁薄膜及复合结构颗粒膜磁性能的影响摘 要巨磁电阻效应的发现，在凝聚态物理学、材料科学等领域引起了划时代的轰动。而纳米颗粒膜因其制备简单、高信噪比等优点，引起了广泛关注。目前，高性价比的节能型磁传感器的研制迫切需要降低纳米颗粒膜的饱和磁场，从而提高其磁场灵敏度。在本论文研究中，针对目前纳米颗粒膜由于高的饱和磁化场，无法得到实际应用这一关键问题，基于材料的复合化的发展趋势，进行了实验研究。利用软磁薄膜与纳米颗粒薄膜的磁耦合效应，将具有高饱和磁化强度的软磁薄膜与纳米颗粒膜以条状形式交替排列的复合结构，提高纳米颗粒薄膜的隧道磁电阻效应在低磁场下的磁场响应，以满足对磁传感器件日益增长的小型化、轻量化、实用化的需求。本文采用磁控溅射技术，首先在本征（100）Si和LiAlSi 微晶两种基片上，沉积FeNi和FeCo软磁薄膜，采用光刻工艺刻蚀出规则的条纹形状，进而通过不同条件的真空热处理及磁场热处理改善磁性能，基于上述实验结果采用共溅射沉积方法制备复合结构膜。通过不同的光刻条件，获得了最佳光刻工艺。进而在软磁薄膜上得到清晰、平整的条纹状结构。并且，随着条纹宽度与条纹间隔比的增大，发现光刻工艺对软磁薄膜矫顽力的影响逐渐减小。针对具有条纹结构的软磁薄膜进行真空热处理后的结果表明，由于薄膜残余内应力大大降低、晶粒长大，并且结晶度增加，薄膜的软磁性能在一定程度上有所提高。在此基础上，研究了附加磁场对热处理效应的影响规律。结果表明，薄膜内形成了磁各向异性，与条纹平行方向的矫顽力小于垂直方向的矫顽力。并且，矫顽力随热处理附加磁场强度增大而增加。此外，还发现对于不同基片获得不同的磁场热处理效果。采用硅基片时，FeNi薄膜的磁化强度随磁场强度增加而增加；采用微晶基片时，FeNi薄膜的饱和磁化强度先增大后减小，在200Oe出现最大值。不同条件下制备的复合结构膜的电阻随附加磁场强度增加而减小。另一方面，在低磁场下获得了较高响应的磁电阻效应，当磁场强度为20Oe时，FeCo-(NiFe-Ag)复合结构膜磁电阻率为1.1%。而对FeNi-(NiFe-Ag)复合结构膜结构，在400Oe的磁场下没有检测出磁阻效应。这是由于条纹状FeCo薄膜中的强磁通对NiFe-Ag颗粒膜产生了附加磁场，从而提高了其磁场灵敏度所致。而NiFe的饱和磁化强度远小于FeCo的饱和磁化强度，致使沟槽中的磁场强度较小，不能提供一个能使NiFe-Ag颗粒膜充分磁化的强磁场所致。