[发明专利]一种磁性金属薄膜磁畴调控方法

说明书

本发明涉及一种磁性薄膜，特别涉及一种磁性金属薄膜磁畴调控方法。为了解决目前存在的问题，提出了一个有效的磁畴调控方法：采用磁控溅射方法实现磁性薄膜的磁畴调控。通过磁控溅射过程中对磁性薄膜表面磁场的控制，实现了对磁性薄膜磁畴方向的调控，亥姆霍兹线圈产生的是匀强磁场，磁场方向及大小可控可调，对于磁畴在形成过程中的操控性强。

技术领域

本发明涉及一种磁性薄膜，特别涉及一种磁性金属薄膜磁畴调控方法。

背景技术

磁控溅射或者其它离子束溅射沉积方法，在金属表面生长中有广泛的应用。实验样品基底通常放在沉积台表面，溅射离子在基底上成长，最后成为表面膜层。针对磁性材料成膜，特别是铁、钴、镍等磁性材料，在外加匀强磁场作用下，成膜效果要好。

在磁性存储和自旋逻辑器件中，由于缺少可靠的磁化强度操作手段，使得基于磁性多畴态的多值存储或多值逻辑运算很难得到应用。这主要是因为磁性薄膜中磁畴的形成是一个随机过程，磁畴形成的过程不可控制。即使是在完全相同的磁畴形成条件下，很难得到相同的磁畴数目，相同的磁畴体积和相同的磁畴位置。正是因为这种多畴态的不可控性，目前还未有对多畴态进行调控的有效手段。因此，寻找一种可靠的对磁多畴态进行调控的方法，以有效的控制这些磁多畴态，在应用领域变得非常重要。

物理学中平面增加匀强磁场的方法有三种，分别是亥姆霍兹线圈中心位置、通电直导线周围磁场和磁体NS极之间区域。通常使用亥姆霍兹线圈中心位置来获得匀强磁场，磁控溅射沉积室内一般采用此装置。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一个有效的磁畴调控方法：采用磁控溅射方法实现磁性薄膜的磁畴调控，其特征在于：采用磁控溅射方式沉积，磁性薄膜在沉积过程中，表面施加匀强磁场，匀强磁场大小方向可调。

所述，匀强磁场通过亥姆霍兹线圈获得。

所述，亥姆霍兹线圈垂直安装在磁控溅射台上，与沉积薄膜方向垂直。

所述，施加一个磁场强度为0至1×10⁵A/m的外磁场来调控磁性薄膜的磁化状态。

所述，铁磁层材料是CoFe、NiFe、FeGa、FeCoTa、FeSiB、FeTaN中的一种。

本发明有益效果：通过磁控溅射过程中对磁性薄膜表面磁场的控制，实现了对磁性薄膜磁畴方向的调控，亥姆霍兹线圈产生的是匀强磁场，磁场方向及大小可控可调，对于磁畴在形成过程中的操控性强。

具体实施方式

实施例1

真空室抽真空，磁控溅射过程，采用本底真空1.0-5.0×10^-4Pa，充入氮气作为反应气体，氮气流量控制在30-105sccm，工作真空1.0-8.0×10^-1Pa，预溅5分钟，磁控溅射源功率调节范围100-120W，负偏压0V，溅射10-15分钟；金属薄膜分离装置平放于沉积台上，装置距离磁控溅射靶10-15cm，开始沉积磁性金属薄膜。

实施例2

匀强磁场存在于两个亥姆霍兹线圈中心平面，调节升降台，使沉积台到达预计的位置。姆霍兹线圈启动，有匀强磁场产生，沉积台水平面与匀强磁场平面重合，调节升降台高度，最终使磁场方向平行于磁性薄膜。开启匀强磁场，磁场强度为0至1×10⁵A/m的外磁场来调控磁性薄膜的磁化状态。