磁性微結(jié)構(gòu)的制作及其特性研究.pdf

1、由于在超高密度磁存儲技術(shù)、磁阻傳感器、磁隨機(jī)存儲器等諸多方面有著廣泛的應(yīng)用前景，微米、納米磁性單元陣列最近吸引了越來越多的興趣。目前，磁性單元研究包括微米、亞微米以及納米尺度的磁性單元的制作及其特殊的磁特性研究。這些微小的單元的磁特性與大塊材料以及連續(xù)膜的磁性有著諸多的不同之處。各向異性、單元之間的相互作用以及不同狀態(tài)的磁疇結(jié)構(gòu)是其中的幾個最重要的問題，它們對于磁滯回線、矯頑力、剩磁、飽和場都有影響，而這些參數(shù)對于磁性單元的應(yīng)用是很重要

2、的，雖然已經(jīng)有大量的工作對其進(jìn)行了研究，但由于磁性單元結(jié)構(gòu)磁性的復(fù)雜性，還需要進(jìn)行更多的研究。在眾多的磁性材料中，CoFe被認(rèn)為是在自旋電子學(xué)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景的鐵磁性材料之一。本文以采用磁控濺射在Si襯底上沉積Ta\Co<,0.9>Fe<,0.1>\Ta的三明治薄膜為基底，采用全息光刻-離子束刻蝕技術(shù)制作微米、亞微米以及深亞微米的Co<,0.9>Fe<,0.1>單元結(jié)構(gòu)，并研究了Co<,0.9>Fe<,0.1>單元磁性。論文的主要工

3、作包括： 一．Ta\Co<,0.9>Fe<,0.1>\Ta單元陣列的全息光刻離子束刻蝕制作研究1)全息光刻獲得二維圖形的研究。本文采用蘇州瑞紅公司RZJ-390型正性光刻膠，系統(tǒng)研究了勞埃鏡光路兩次曝光制作二維的光刻膠圖形從孔陣到點陣的演變過程，及其與曝光量和顯影時間的關(guān)系，得出獲得二維光刻膠孔陣和點陣的最佳曝光量與顯影時間。討論了全息光刻工藝的影響因素，探討了優(yōu)化的工藝參數(shù)組合。 2)高反射率基底垂直駐波圖形及其消除方

4、法的研究。磁性材料具有高反射率，實驗測得50nm厚的Ta\Co<,0.9>Fe<,0.1>\Ta薄膜對于波長為441.6nm的全息光刻激光光源具有較大的反射率，全息光刻的基底反射形成的垂直駐波將對光刻膠圖形產(chǎn)生嚴(yán)重影響。慣用的減少垂直駐波影響的方法是使用抗反膜(ARC)，也有采用增加曝光量的方式來減少垂直駐波。但是，使用抗反膜的工藝復(fù)雜，增加曝光量則使得光刻工藝的可重復(fù)性以及可控性下降，本文利用光刻膠灰化工藝很好地消除了垂直駐波的影響，

5、使得高反射基底全息光刻可控性得以提高。 3)全息光刻實現(xiàn)100nm以下圖形尺寸的方案研究。利用增加曝光量、增加兩相干光央角的方法獲得了特征尺寸200nm的一維光刻膠條紋圖形和特征尺寸100nm的二維點陣圖形。利用光刻膠灰化工藝的各向同性，將光刻膠狄化技術(shù)引入納米級精確可控光刻膠圖形研究，制得了單元尺寸為1.50nm的光刻膠圖形。 4)Co<,0.9>Fe<,0.1>合金膜圖形化氧化防護(hù)研究。由于離子束刻蝕后，大量單元側(cè)壁暴露在空

6、氣中，因此Co<,0.9>Fe<,0.1>會被氧化。采用XPS研究了刻蝕后樣品中的元素氧化情況，表明在空氣中放置一周后的樣品中的Fe大部分被氧化成三價氧化物。為了防止樣品的氧化，我們采用刻蝕后原位濺射生長Au薄層的方法，很好地解決了樣品氧化問題。 二．Co<,0.9>Fe<,0.1>單元陣列的磁性研究將軟X射線磁性圓二色(SXMCD)技術(shù)引入到鐵磁性微結(jié)構(gòu)表征的研究中。以國家同步輻射實驗室的磁性圓二色實驗站為平臺，探討了XMCD