| 电子束曝光设备使用的是LeicaCambridge公司的VB6电子束直写系统，曝光条件是电子束加速电压100Kv，曝光剂量在500-2000μC/cm之间,曝光过程结束以后，首先使用溶剂对曝光区域残留的光刻胶进行清洗，然后再使用去离子水对整个表面进行清洗，最后使用N气对样品表面进行干燥处理。Ti（2nm）/NiFe(5-15nm)/Ti(2nm)多层薄膜沉积的设备使用的是Nordiko磁控溅射系统，待真空沉积过程结束以后，对样品进行脱模，清洗，和干燥等处理。图1、图2和图3是分别运用扫描电子显微镜（SEM）和AFM对样品进行结构表征结果，从图2可以清楚地看出纳米点连接处的宽度为20纳米,图3是对样品的断面进行表征的结果，从图3可以清楚地看出纳米点连接处的厚度为7纳米。
 
图1：运用扫描电子显微镜对铁磁金属薄膜纳米点连接样品进行表征。
Fig.1:ThemorphologyoftheferromagneticnanoconstrictionbySEM.
图2：运用原子力显微镜对铁磁金属薄膜纳米点连接样品进行表征。
Fig.2:ThemorphologyoftheferromagneticnanoconstrictionbyAFM.
图3：运用原子力显微镜对铁磁金
属薄膜纳米点连接的断面进行表征。
Fig.3Thecrosssectionanalysisofthe
ferromagneticnanoconstrictionbyAFM
1.2铁磁金属纳米点连接在不同温度下的磁电阻和I-V特性
在纳米点连接两端较宽处用银浆置上电极，运用两点法对铁磁金属纳米点连接进行了磁电阻的测量，测量结果如图4和5所示，测量时所施加的最大磁场是800奥斯特（Oe），通过样品的电流是0.01毫安（mA）,磁场方向与电流方向在同一平面内并且互相垂直，从图中可以看出，在没有施加磁场时，样品的电阻在80K时与室温（300K）时相比降低了约20%，从室温时的1063Ω变为80K时的870Ω，这种电阻变化与温度之间的关系与Permalloy金属导体的导电行为类似；磁电阻由室温时的0.7%变为80K时的1.0%，有明显增加，各向异性磁电阻的典型特征就是具有很低的开关场，在低场范围内具有很高的灵敏度，在室温下磁电阻比例能高达3-4%,从图4和5的磁电阻曲线和磁电阻比例来看，可以断定在铁磁金属纳米点连接中所测得的磁电阻为各向异性磁电阻；由于元器件小型化和集成加工技术的发展，可以通过人工方法制备小到几百纳米甚至更小的人工介观结构，在这些人工介观结构器件中普遍观察到了量子化电导效应，大部分研究工作集中在导体的I-V特性曲线上，其典型特征就是由于库伦阻塞效应而导致I-V特性曲线呈现非线性，图6为铁磁金属薄膜纳米点连接在80K时的I-V特性曲线，没有发现明显的非线性现象，表明纳米点连接在纳米尺度范围内可能仍然是以金属导体的导电行为为主，受量子化电导效应作用较小。
 
图4：在室温下（300K）铁磁金属薄膜纳米点连接的典型磁电阻曲线。
Fig.4:Thetypicalmagnetoresistancecurvesoftheferromagneticpointnanoconstrictionatroomtemperature(300K).
图5：在80K时铁磁金属薄膜纳米点连接的典型磁电阻曲线。
Fig.5:Thetypicalmagnetoresistancecurvesoftheferromagneticpointnanoconstricitonat80K.
图6：在80K时，20纳米铁磁金属薄膜纳米点连接样品的电流对电压的特性曲线。
Fig.6:TheI-Vcurveoftheferromagneticnanoconstrictionwith20nmwidthat80K.
1.4铁磁金属纳米点连接的磁电阻与它的宽度之间的关系
对限域范围内的微磁结构和磁阻的研究对超高密度的磁信息存储的设计和优化具有重要意义，许多研究工作对铁磁金属多层薄膜的侧向尺寸效应进行了广泛的研究,揭示了矫顽力或侧向磁化过程都与尺寸相关,对单层薄膜的研究目前较少,文献系统研究了宽度在0.2微米至10微米的NiFe单层薄膜的磁化过程和磁电阻与尺寸之间的关系,发现了矫顽场随着宽度的减小而增加,磁电阻的比例随着宽度的减小而急剧减小；文献系统研究了长度为1至3微米，宽度在50至500纳米的Ni单层薄膜桥的磁电阻与尺寸之间的关系，发现侧向磁电阻比例（磁场在同一平面内垂直于电流）随着宽度的减小而略有增加，但仍然在AMR的范围内。为了弄清楚铁磁金属纳米点连接的宽度与磁电阻比例之间的关系，我们研究了宽度在20至250纳米之间的纳米点连接的磁电阻行为，同时还测量了不同宽度的纳米点连接样品的电阻，所得结果如图7所示，从图中可以看出样品的电阻和磁电阻与纳米点连接的宽度没有必然的关系，表明在20纳米尺度，AMR效应受尺寸效应的影响较小，仍然是由宏观体材料的能带结构所决定，同时也表明所担心的由于边界对电子散射的增强而导致样品的电阻的增加和磁电阻的减小在纳米尺度范围内可以忽略。 2/4 首页 上一页 1 2 3 4 下一页 尾页 |
