專利名稱：用pld法制備具有室溫正巨磁阻效應(yīng)的鐵碳薄膜材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息傳感材料中的磁學(xué)量傳感器材料，特別涉及一種用PLD法制備具有室溫正巨磁阻效應(yīng)的鐵碳薄膜材料。
背景技術(shù)：
具有巨磁電阻效應(yīng)的顆粒膜材料已有少數(shù)報道，如在Takeda H，F(xiàn)ujita A，F(xiàn)ukamichi K.Journal of applied physics，2002，91(10)7780-7782中報道的鈷-銀顆粒膜，是通過射頻磁控濺射方法，在一定的條件下沉積在玻璃基片上制備的，Ag72Co28納米顆粒薄膜在室溫下，1T外場的情況下，磁阻達到-13％；在GeSH，LiHH，LiC，XiL，LiW，Chi JH.Journal of physics-condensed matter.2000，12(27)5905-5916.中公開的鈷-銅顆粒膜，鈷-銅顆粒膜是通過電鍍方法制備，在最佳制備條件下，在室溫，1.3T外場下，GMR最大可以達到-5％，77K，外場為0.9T時可以達到-10％；在XiL，Zhang ZZ，Wang JB，LiCX，LiFS，GeSH，Xu T，Yang SR.Journal of physics D-apllied physics.2000，33(6)621-626.中公開的鐵-二氧化硅顆粒膜，鐵-二氧化硅顆粒膜是通過濺射的方法制備，室溫下，外加磁場為1.6T時，最大的磁電阻效應(yīng)值為-3.3％。及鐵-銀顆粒膜等，其巨磁電阻值在室溫及外加磁場為1特斯拉時都小于13％，并且其數(shù)值為負值，使其應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用PLD法制備具有室溫正巨磁阻效應(yīng)的鐵碳薄膜材料，其特征在于所述Fe-C薄膜是在Si(100)基片上，用鐵含量的重量比為1-70％壓成Fe-C復(fù)合冷壓靶材，在真空鍍膜室中，用PLD法在3-5Pa氬氣條件下，基片在恒定溫度下沉積，獲得鐵碳薄膜。
本發(fā)明的有益效果是1.采用的原材料成本低，在室溫下具有高性能的正巨磁電阻效應(yīng)。該材料在溫度為300K、外加磁場為1T的條件下的正磁阻效應(yīng)可高達49.5％。2.采用PLD方法，利用Fe-C冷壓靶材沉積，可得薄膜厚度約為30-120nm。方法簡單，工藝穩(wěn)定，具有很高的制備效率。


圖1為所得到的Fe5C95薄膜的室溫正磁阻性能。
圖2為所得到Fe5C95薄膜的TEM像。
具體實施例方式
本發(fā)明為一種用PLD方法制備的具有室溫正巨磁阻效應(yīng)的鐵碳薄膜材料，所述具有室溫正巨磁阻效應(yīng)的鐵碳薄膜材料的組成為冷壓靶材的成分，其鐵含量(重量比)為1-70％，在具體實施中，所用靶材的比例為Fe2C98、Fe5C95、Fe10C90、Fe30C70、Fe50C50、Fe70C30、其制備方法是僅以Fe5C95復(fù)合冷壓靶材為例，在真空鍍膜室中用PLD方法，在Si(100)基片上，在3-5Pa氬氣條件下，基片在恒定溫度下沉積，獲得鐵碳薄膜。具體工藝是在真空鍍膜室中進行由KrF激光器(LambdaPhysics LPX205，248nm，25ns FWHM)在真空鍍膜室中沉積，激光重復(fù)頻率控制在10HZ，單脈沖能量為250-300mJ，通過焦距為75cm的透鏡會聚到靶上。靶與激光束夾角約為45°，激光束在靶材上的束斑大小約為0.4cm×0.6cm。靶基距為4cm。沉積時間為5-10分鐘。實驗中所用基片為Si(100)，大小約為1cm×0.5cm。沉積過程中溫度保持在300℃。靶材為冷壓Fe5C95靶材，靶直徑為18mm，厚5mm。實驗前，先將基片依次放入丙酮和酒精中用超聲波清洗10min，然后用HF酸腐蝕。實驗中，抽真空至＜5×10-4Pa以后，加熱基片至300℃，然后通入氬氣至3-5Pa。沉積結(jié)束后，薄膜自然冷卻至室溫。膜厚度由SEM測量；形貌通過TEM和SEM觀察確定；磁阻性能由SQUID(超導(dǎo)量子磁強計)測量。薄膜厚度約為30-120nm。在同樣制備條件下，不同靶材成分，其薄膜厚度不同。本例成分為Fe5C95的薄膜的磁阻性能如圖1所示，形貌如圖2所示。
權(quán)利要求
1.一種用PLD法制備具有室溫正巨磁阻效應(yīng)的鐵碳薄膜材料，其特征在于所述Fe-C薄膜是在Si(100)基片上，用鐵含量的重量比為1-70％壓成Fe-C復(fù)合冷壓靶材，在真空鍍膜室中，用PLD法在3-5Pa氬氣條件下，基片在恒定溫度下沉積，獲得具有室溫正巨磁阻效應(yīng)的鐵碳薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于磁學(xué)量傳感器材料的一種用PLD法制備具有室溫正巨磁阻效應(yīng)的鐵碳薄膜材料。是在Si(100)基片上，用不同比例的Fe－C復(fù)合冷壓靶材，在3－5Pa氬氣條件下，利用PLD方法在一定溫度下沉積得Fe－C薄膜。在同樣制備條件下，不同靶材成分，其薄膜厚度不同，薄膜厚度約為30－120nm。該材料在溫度為300K、外加磁場為1T的條件下的正磁阻效應(yīng)可高達49.5％。Fe－C材料價格低廉，性能優(yōu)越，是一種很好的磁傳感器材料。
文檔編號H01L43/00GK1421941SQ0310017
公開日2003年6月4日 申請日期2003年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月9日
發(fā)明者章曉中, 薛慶忠, 朱丹丹 申請人:清華大學(xué)