專利名稱：具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道結(jié)磁頭，尤其涉及具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器。
背景技術(shù)：
自1988年Fert在磁性多層膜中發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應(yīng)(GMR)以來，在物理和材料科學的研究和應(yīng)用取得了很大進展。用GMR效應(yīng)制作的高靈敏度傳感器和硬盤磁頭迅速占領(lǐng)市場，使用目前的GMR讀出磁頭后，硬盤的記錄密度達30Gbits/in2，提高近了500倍。1995年Miyazaki等發(fā)現(xiàn)了室溫大磁電阻效應(yīng)(TMR)后，利用磁性隧道結(jié)材料開發(fā)更新一代計算機讀出磁頭和更高密度硬盤系統(tǒng)是目前國際上眾多大公司追逐的目標之一，其中TDK公司更是在2000年5月在自家召開的技術(shù)展示會上現(xiàn)場展出TMR讀出磁頭。專家預(yù)言二、三年之后站立在100Gbits/in2或更高密度記錄盤上的將是TMR讀出磁頭。另外，與磁性隧道結(jié)的有關(guān)物理基礎(chǔ)研究也在迅速展開。1997年Zhang[X.D.Zhang，Phys.Rev.B56(1997)5484]從理論上預(yù)言了一種具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)的TMR值是單勢壘隧道結(jié)的2倍，如果用這種雙勢壘磁性隧道結(jié)制成傳感器，這種傳感器將對微弱的磁場產(chǎn)生100％以上的磁阻變化。2002年S.Yuasa[S.Yuasa，Science 297(2002)234]在磁性隧道結(jié)中發(fā)現(xiàn)了自旋極化共振隧穿現(xiàn)象。由于雙勢壘隧道結(jié)存在豐富的物理現(xiàn)象及廣泛的應(yīng)用價值，引起世界廣大科學技術(shù)工作者的重視。然而，在實驗上，如何設(shè)計一種具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)，一直沒有得到很好的解決。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器包括一個下部層，該下部層由鐵磁性材料或半鐵磁性材料制成；一個形成于所述下部層之上的第一隧道絕緣層；一個形成于所述第一隧道絕緣層之上的中間層，該層由鐵磁性材料或半金屬磁性材料或非磁性金屬材料或半導(dǎo)體材料制成；一個形成于中間層之上的第二隧道絕緣層；和一個形成于第二隧道絕緣層之上的上部層，該層由鐵磁性層或半金屬磁性層構(gòu)成。
本發(fā)明的有益效果在于采用這種結(jié)構(gòu)，由于電子在隧穿兩個部隧道絕緣層過程中發(fā)生共振隧穿效應(yīng)而具有較高的TMR值，因而用這種隧道結(jié)制作的磁傳感器有更高的分辨率。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。附圖中，F(xiàn)M代表鐵磁性材料，NM代表非磁性金屬材料，SM代表半導(dǎo)體材料，HM代表半金屬磁性材料。
圖1是本發(fā)明具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器的原理圖。
圖2是本發(fā)明中用于磁傳感器的一個具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明中用于傳感器的一個具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明第一實施例具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明第二實施例具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明第四實施例具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明改進型的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式本發(fā)明的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)的結(jié)構(gòu)采用一個通過該MR傳感電流，就可檢測到由于自由層的磁化方向的旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的MR傳感器的電阻變化，將它作為所檢測的磁場的一個函數(shù)。
圖1是本發(fā)明一種雙勢壘隧道結(jié)傳感器的原理圖。
如圖1a和1b，傳感器包括一個下部層L1，由鐵磁性材料或半金屬磁性材料制成；一個中間層L2，由鐵磁性材料或半金屬磁性材料或非磁性金屬材料或半導(dǎo)體材料制成；以及一個上部層L3，由鐵磁性材料或半金屬磁性材料制成；在下部層L1和中間層L2以及中間層L2和上部層L3之間分別夾有厚度為幾個納米的成分為氧化物或氮化物或其它材料的第一隧道絕緣層I1和第二隧道絕緣層I2。自旋方向向上和自旋方向向下的電子通過第一隧道絕緣層I1和第一隧道絕緣層I2以共振隧道電流的形式流動，該隧道電流通常垂直于隧道絕緣層表面。
在圖1a中，中間層L2為非磁性金屬或半導(dǎo)體時，下部層L1的磁化方向是固定的，上部層L3的磁化方向是自由的。在圖1b中，中間層L2為磁性材料或半金屬磁性材料時，下部層L1和中間層L2的磁化方向是固定的，而且是平行的，上部層L3的磁化方向是自由的。當存在外部磁場H的情況下，上部層L3的磁化方向可隨外部磁場發(fā)生變化。在這種雙勢壘隧道結(jié)傳感器中，電子共振隧穿幾率與下部層L1、中間層L2和上部層L3的磁場強度而變化，并且，其隧穿電阻R隨外部磁場H而變化，變化關(guān)系如下R＝Rs+(1/2)·ΔR(1-cosθ)(1)其中，Rs代表在一基準態(tài)下的隧道電阻，即該基準態(tài)下，下部層L1、(中間層L2)和上部層L3的磁化方向平行，θ代表下部層L1與上部層L3(中間層L2為非磁性金屬或半導(dǎo)體)、或中間層L2與上部層L3(中間層L2為磁性層或半金屬磁性層)中的磁化方向所形成的角度，ΔR則代表隧道電阻R在磁化方向平行和反平行兩種狀態(tài)之間的變化，由之可以確定一個隧道電阻變化比(TMR)即ΔR/R。
在磁性隧道結(jié)中，其隧道磁電阻比ΔR/R與勢壘兩邊的磁性層的自旋極化率有關(guān)。在單勢壘磁性隧道結(jié)中，它們滿足如下關(guān)系TMRSTJ＝2P1P2/(1-P1P2)(2)而在雙勢壘磁性隧道結(jié)中，則滿足如下關(guān)系TMRDMTJ＝2(P1P2+P2P3)/(1-P1P2-P2P3+P3P1) (3)公式(2)和(3)中，Pi代表每一層磁性材料的自旋極化率。從上述兩個公式可知，雙勢壘磁性隧道結(jié)有2倍于單勢壘磁性隧道結(jié)的TMR值。另一方面，當中間層L2為非磁性金屬或半導(dǎo)體時，由于非磁性金屬和半導(dǎo)體中電子有較長的平均自由程，當電子從下部層L1隧穿到上部層L3時以共振隧穿方式通過，從而有較高的TMR值。用這種隧道結(jié)制作的傳感器將具有更高的分辨率。
如圖3所示，本發(fā)明的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)包括第一隧道阻擋層I1和第二隧道阻擋層I2，一個由鐵磁性材料或半金屬磁性材料組成的下部層L1，一個由鐵磁性材料、或半金屬磁性材料、或非磁性金屬材料、或半導(dǎo)體材料組成的中間層L2，一個由鐵磁性材料或半金屬磁性材料組成的上部層L3；第一隧道阻擋層I1位于下部層L1和中間層L2之間，第二隧道阻擋層I2位于中間層L2和上部層L3之間。
如圖2所示，下部層L1、中間層L2和上部層L3分別形成在圖2中相互交叉的三個導(dǎo)電帶，其中，在每兩個導(dǎo)電帶的交匯處各形成一個隧道絕緣層I1和I2。電流在下部層L1、中間層L2和上部層L3之間穿過第一隧道絕緣層I1和第二隧道絕緣層I2而流動，通過檢測下部層L1和上部層L3之間出現(xiàn)的電壓差，可以確定第一隧道絕緣層I1和第二隧道絕緣層I2的隧道電阻。應(yīng)當注意到，當中間層L2為非磁性層時，如圖1a，下部層L1的磁化方向是固定的，即在下部層L1中的下部有一層的反鐵磁性層；當中間層L2為磁性層或半金屬磁性層時，如圖1b，下部層L1和中間層L2的磁化方向都是固定的，而且是平行的，即在下部層L1和中間層L2的下部各有一層的反鐵磁性層。上部層L3的磁化方向可隨外部磁場而自由變化。隨著上部層L3的磁化方向的改變，雙勢壘隧道結(jié)的電阻也發(fā)生相應(yīng)的變化。
第一實施例圖4示出了本發(fā)明的第一實施例的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)的結(jié)構(gòu)。
圖4中，由二氧化硅(SiO2)或類似材料制成的一個隧道絕緣層21形成在一個硅基片20上，在隧道絕緣層21上面形成一個下部層層L1，該層由鐵磁性層22A、一個形成于該鐵磁性層22A之上的反鐵磁性層22B以及一個形成于反鐵磁性22B之上的鐵磁性層22C構(gòu)成，下部層L1的磁化方向在位置上是固定的；一個形成于鐵磁性層22C之上的第一隧道絕緣層I1，并在第一隧道絕緣層I1之上形成一層中間層L2，該層由非磁性金屬或半導(dǎo)體制成；一個形成于中間層L2之上的第二隧道絕緣層I2；一個形成于第二隧道絕緣層I2之上的上部層L3，該上部層L3由一層鐵磁性層24A以及另一個鐵磁性層24C構(gòu)成。下部層L1與上部層L3的磁化方向在沒有磁場作用下大約成90度角，下部層L1的磁化方向的改變是對一個作用的磁場作出反應(yīng)以及旋轉(zhuǎn)形成的。
應(yīng)當注意到，前述第一隧道絕緣層I1和第二隧道絕緣層I2由金屬氧化物絕緣膜、或金屬氮化物絕緣膜、有機或無機材料絕緣膜、或類金剛石薄膜、或EuS、或Ga2O3制成；鐵磁性層可選自于3d過渡族磁性金屬或4f稀土金屬及其合金；反鐵磁性層22B由Pt-Mn、Pd-Mn、Fe-Mn、Ir-Mn或Rh-Mn反鐵磁合金構(gòu)成；中間層L2可由Au、Cu和Cr等非磁性金屬和Si、Ga、InGaAs或InAs等半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
另外，應(yīng)注意的是，中間層L2厚度應(yīng)當與該層材料的電子平均自由程可比，這樣能保證電子在中間層L2中所受散射較弱而保持電子的相位記憶，從而提高電子共振隧穿的幾率。
按上述說明所形成的雙勢壘隧道結(jié)傳感器的TMR值在剛形成時超過15％，通過在200～330℃下于真空環(huán)境中對其進行熱退火處理，TMR可以超過30％或更高。
第二實施例在上述實施例中，上部層L3的磁化方向是可隨外部磁場發(fā)生變化的，而下部層L1的磁化方向是固定的，為此，在鐵磁性層22C下部長一層較厚的反鐵磁性層22B，然而，這樣會增加22C層的表面粗糙度，再在22C上形成第一隧道絕緣層I1時，這種表面粗糙度會影響它們的界面特性，進而影響傳感器的性能。針對上述問題，本實施例提出一種上部層L3的磁化方向固定、而下部層L1的磁化方向是自由的雙勢壘隧道結(jié)傳感器。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器的結(jié)構(gòu)。
如圖5所示，由二氧化硅(SiO2)或類似材料制成的一個隧道絕緣層31形成在一個硅基片30上，在隧道絕緣層31上面形成一個下部層L1，該層是由鐵磁性層32A以及一個形成于該鐵磁性層32A之上的另一鐵磁性層32C構(gòu)成，下部層L1的磁化方向在位置上是自由的，即可隨外部磁場而發(fā)生改變；一個形成于鐵磁性層32C之上的第一隧道絕緣層I1，并在第一隧道絕緣層I1之上形成一層中間層L2，該層由非磁性金屬材料或半導(dǎo)體材料制成；一個形成于中間層L2之上的第二隧道絕緣層I2以及一個上部層L3，該層是由鐵磁性層33A、一個形成于鐵磁性層33A之上的反鐵磁性層33B以及一個鐵磁性層33C構(gòu)成。上部層L1和上部層L3的磁化方向在沒有磁場作用下大約成90度角，上部層L1的磁化方向的改變是對一個作用的磁場作出反應(yīng)以及旋轉(zhuǎn)形成的。
同第一實施例一樣，前述第一隧道絕緣層I1和第二隧道絕緣層I2包括金屬氧化物絕緣膜、或金屬氮化物絕緣膜、有機或無機材料絕緣膜、或類金剛石薄膜、或EuS、或Ga2O3；鐵磁性層可選自于3d過渡族磁性金屬或4f稀土金屬及其合金；反鐵磁性層32B由Pt-Mn、Pd-Mn、Fe-Mn、Ir-Mn或Rh-Mn反鐵磁合金構(gòu)成；中間層L2可由Au、Cu和Cr等非磁性金屬和Si、Ga、InGaAs或InAs等半導(dǎo)體材料構(gòu)成，而且中間層L2厚度應(yīng)當與該層材料的電子平均自由程可比，這樣能保證電子在中間層L2中所受散射較弱而保持電子的相位記憶，從而提高電子共振隧穿的幾率。
在本實施例的雙勢壘隧道結(jié)傳感器中，由于較厚的反鐵磁性層33B形成在第一隧道絕緣層I1和第二隧道絕緣層I2之上，降低了反鐵磁性層33B以下各層表面的粗糙度，從而改善了各層之間的界面性能。而磁性隧道結(jié)的TMR值大小與隧道絕緣層兩邊的界面性能有很大關(guān)系。所以，按上述說明所形成的雙勢壘隧道結(jié)傳感器的TMR值比第一實施例的高。
第三實施例從早期理論可知，隧道結(jié)的TMR值與勢壘兩邊材料的自旋極化率有關(guān)，而理論和實驗證明，半金屬磁性材料幾乎100％的自旋極化率，用這種材料制成的雙勢壘隧道結(jié)有更高的TMR值。鑒于此，本實施例提供一種以半金屬磁性材料為基礎(chǔ)的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器。
本實施例的雙勢壘隧道結(jié)傳感器的結(jié)構(gòu)與第二實施例相似。如圖5，由二氧化硅(SiO2)或類似材料制成的一個隧道絕緣層31形成在一個硅基片30上，在隧道絕緣層31上面形成一個下部層L1，該層是由鐵磁性層32A以及一個形成于該鐵磁性層32A之上的半金屬磁性層32C構(gòu)成，該層的磁化方向在位置上是自由的，即可隨外部磁場而發(fā)生改變；一個形成于半金屬磁性層32C之上的第一隧道絕緣層I1，并在第一隧道絕緣層I1之上形成一層中間層L2，該層由非磁性金屬材料或半導(dǎo)體材料制成；一個形成于中間層L2之上的第二隧道絕緣層I2以及一個上部層L3，該層是由半金屬磁性層33A、一個形成于半金屬磁性層33A之上的反鐵磁性層33B以及一個鐵磁性層33C構(gòu)成。半金屬磁性層32C與半金屬磁性層33A的磁化方向在沒有磁場作用下大約成90度角，半金屬磁性層32C的磁化方向的改變是對一個作用的磁場作出反應(yīng)以及旋轉(zhuǎn)形成的。
同樣，前述第一隧道絕緣層I1和第一隧道絕緣層I2包括金屬氧化物絕緣膜、或金屬氮化物絕緣膜、有機或無機材料絕緣膜、或類金剛石薄膜、或EuS、或Ga2O3；鐵磁性層可選自于3d過渡族磁性金屬或4f稀土金屬及其合金；反鐵磁性層由Pt-Mn、Pd-Mn、Fe-Mn、Ir-Mn或Rh-Mn反鐵磁合金構(gòu)成；半金屬磁性層由半金屬磁性材料制成，包括Fe3O4、CrO2、La0.7Sr0.3MnO3或Heuseler合金構(gòu)成；中間層L2可由Au、Cu和Cr等非磁性金屬和Si、Ga、InGaAs或InAs等半導(dǎo)體材料構(gòu)成，而且中間層L2的厚度應(yīng)當與該層材料的電子平均自由程可比，這樣能保證電子在中間層L2中所受散射較弱而保持電子的相位記憶，從而提高電子共振隧穿的幾率。
第四實施例在上述實施例中，中間層L2的材料都使用非磁性金屬或半導(dǎo)體材料，如果用鐵磁性材料或半金屬磁性材料替代它，根據(jù)公式(2)，這種雙勢壘隧道結(jié)的TMR值在理論上是其對應(yīng)的單勢壘隧道結(jié)TMR值的2倍。鑒于此，在本實施例中，提出一種三層(下部層L1，中間層L2，上部層L3)都是鐵磁性材料或半金屬磁性材料的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器的結(jié)構(gòu)。
如圖6所示，由二氧化硅(SiO2)或類似材料制成的一個隧道絕緣層41形成在一個硅基片40上，在隧道絕緣層41上面形成一個下部層L1，該層是由鐵磁性層42A、一個形成于該鐵磁性層42A之上的反鐵磁性層42B以及一個形成于反鐵磁性42B之上的鐵磁性層或半金屬磁性層42C構(gòu)成，下部層L1的磁化方向在位置上是固定的；一個形成于鐵磁性層42C之上的第一隧道絕緣層I1，并在第一隧道絕緣層I1之上形成一層中間層L2，該層由鐵磁性層或半金屬磁性層43A、一個形成于該層之上的反鐵磁性層43B以及一個形成于反鐵磁性43B之上的鐵磁性層或半金屬磁性層43C；一個形成于鐵磁性層或半金屬磁性層43C之上的第二隧道絕緣層I2；一個形成于第二隧道絕緣層I2之上的上部層L3，上部層L3由鐵磁性層或半金屬磁性層44A以及另一個鐵磁性層44B構(gòu)成，且該層的磁化方向是可隨外部磁場發(fā)生改變的。下部層L1與中間層L2的磁化方向在沒有磁場作用下是平行的，而上部層L3與中間層L2或下部層L1的磁化方向在沒有磁場作用下大約成90度角。上部層L3的磁化方向的改變是對一個作用的磁場作出反應(yīng)以及旋轉(zhuǎn)形成的。
本實施例中所用材料與前述實施例相似，故省略其描述。
雖然已基于上述實施例對本發(fā)明進行了描述，但本發(fā)明并不局限于此。例如，下述修改是可行的。
在第四實施例中，可以使上部層L1的磁化方向隨外部磁場發(fā)生改變，而使中間層L2和上部層L3的磁化方向是固定的，即與上部層L1的磁化方向在沒有磁場作用下大約成90度角，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。與第四實施例相同的省略其描述。與第四實施例不同的是在下部層L1中去掉了反鐵磁性層42B，而在上部層L3中插入一層反鐵磁性層44C。同第二實施例所說明的那樣，這種結(jié)構(gòu)有助于提高隧道結(jié)的TMR值，進而提高傳感器的分辨率。
雖然已結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了充分的描述，但需要注意，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，各種改變和修改都是可能的。因此，除了這種改變和修改背離本發(fā)明的范疇之外，它們都應(yīng)被包括在本發(fā)明之中。
權(quán)利要求
1.一種具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，其特征在于，它包括一個下部層(L1)，該下部層(L1)由鐵磁性材料或半鐵磁性材料制成；一個形成于所述下部層(L1)之上的第一隧道絕緣層(I1)；一個形成于所述第一隧道絕緣層(I1)之上的中間層(L2)，該層由鐵磁性材料或半金屬磁性材料或非磁性金屬材料或半導(dǎo)體材料制成；一個形成于中間層(L2)之上的第二隧道絕緣層(I2)；和一個形成于第二隧道絕緣層(I2)之上的上部層(L3)，該層由鐵磁性層或半金屬磁性層構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，其特征在于，所述下部層(L1)由鐵磁性層(22A)、一個形成于該鐵磁性層(22A)之上的反鐵磁性層(22B)以及一個形成于反鐵磁性(22B)之上的鐵磁性層(22C)構(gòu)成，所述上部層(L3)由一層鐵磁性層(24A)以及另一個鐵磁性層(24C)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，其特征在于，所述下部層(L1)由鐵磁性層(32A)以及另一個鐵磁性層(32C)構(gòu)成，所述上部層(L3)由由鐵磁性層(34A)、一個形成于該鐵磁性層(34A)之上的反鐵磁性層(34B)以及一個形成于反鐵磁性(34B)之上的鐵磁性層(34C)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，其特征在于，所述下部層(L1)由鐵磁性層(42A)、一個形成于該鐵磁性層(42A)之上的反鐵磁性層(42B)以及一個形成于反鐵磁性(42B)之上的鐵磁性層(42C)構(gòu)成，所述中間層(L2)由鐵磁性層或半金屬磁性層(43A)、一個形成于該層之上的反鐵磁性層(43B)以及一個形成于反鐵磁性(43B)之上的鐵磁性層或半金屬磁性層(43C)構(gòu)成，所述上部層(L3)由鐵磁性層或半金屬磁性層(44A)以及另一個鐵磁性層(44B)構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，其特征在于，所述下部層(L1)由鐵磁性層(52A)以及另一個鐵磁性層(52C)構(gòu)成，所述中間層(L2)由鐵磁性層(52A)、一個形成于該鐵磁性層(52A)之上的反鐵磁性層(52B)以及一個形成于反鐵磁性(42B)之上的鐵磁性層或半金屬磁性層(42C)構(gòu)成，所述上部層(L3)由鐵磁性層(53A)、一個形成于該鐵磁性層(53A)之上的反鐵磁性層(53B)以及一個形成于反鐵磁性(53B)之上的鐵磁性層或半金屬磁性層(53C)構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1至5任一所述的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，其特征在于，所述的第一隧道絕緣層(I1)和第二隧道絕緣層(I2)由絕緣材料制成，包括金屬氧化物絕緣膜、或金屬氮化物絕緣膜、有機或無機材料絕緣膜、或類金剛石薄膜、或EuS、或Ga2O3。
7.如權(quán)利要求6所述的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，其特征在于，所述金屬元素從能夠形成絕緣層的Al、Ta、Zr、Zn、Sn、Nb和Mg的金屬元素中選取。
8.如權(quán)利要求6所述的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，其特征在于，所述鐵磁性材料包括3d過渡族磁性金屬或4f稀土金屬及其合金。
9.如權(quán)利要求6所述的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，其特征在于，所述半金屬磁性材料包括Fe3O4、CrO2、La0.7Sr0.3MnO3或Heuseler合金。
10.如權(quán)利要求6所述的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，其特征在于，所述非磁性金屬材料包括Au、Cu、或Cr及其合金。
11.如權(quán)利要求6所述的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料包括Si、Ga、InGaAs、或InAs。
12.如權(quán)利要求6所述的具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，其特征在于，所述反鐵磁性層(22B)由Pt-Mn、Pd-Mn、Fe-Mn、Ir-Mn或Rh-Mn反鐵磁合金制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有共振隧穿效應(yīng)的雙勢壘隧道結(jié)傳感器，包括一個下部層(L1)，該下部層(L1)由鐵磁性材料或半鐵磁性材料制成；一個形成于所述下部層(L1)之上的第一隧道絕緣層(I1)；一個形成于所述第一隧道絕緣層(I1)之上的中間層(L2)，該層由鐵磁性材料或半金屬磁性材料或非磁性金屬材料或半導(dǎo)體材料制成；一個形成于中間層(L2)之上的第二隧道絕緣層(I2)；和一個形成于第二隧道絕緣層(I2)之上的上部層(L3)，該層由鐵磁性層或半金屬磁性層構(gòu)成。采用這種結(jié)構(gòu)，由于電子在隧穿兩個部隧道絕緣層過程中發(fā)生共振隧穿效應(yīng)而具有較高的TMR值，因而用這種隧道結(jié)制作的磁傳感器有更高的分辨率。
文檔編號G11B5/33GK1601610SQ200410081170
公開日2005年3月30日 申請日期2004年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月10日
發(fā)明者曾中明, 韓秀峰, 張謝群, 瑞哈娜, 趙靜, 姜麗仙, 詹文山 申請人:中國科學院物理研究所