Bottom Spin Valve Based on the Ordered Ni–fe–mn Antiferromagnetic Phase

I. V. Blinov; M. A. Milyaev; V. V. Popov

doi:10.17804/2410-9908.2017.6.057-063

I. V. Blinov, M. A. Milyaev, V. V. Popov

BOTTOM SPIN VALVE BASED ON THE ORDERED Ni–Fe–Mn ANTIFERROMAGNETIC PHASE

DOI: 10.17804/2410-9908.2017.6.057-063

Magnetic properties of bilayers based on the Ni–Fe–Mn antiferromagnetic phase are studied, as well as magnetic and magnetoresistive properties of a bottom spin valve (SV) with a Ni–Fe–Mn antiferromagnet as a pinning layer. A technique for the fabrication of bottom spin valves with enhanced thermal stability and improved hysteretic characteristics has been developed. Specimens were made by DC magnetron sputtering and electron-beam evaporation on glass (Corning) and single-crystalline sapphire (1012). For the preparation of bottom SV, the specimens were etched in a PlasmaPro NGP 80 RIE Oxford Instruments reactive ion-plasma etching device. The magnetoresistance of the as-fabricated Al₂O₃/Ni–Fe–Mn/Co₉₀Fe₁₀(5.5 nm)/Cu(3.6 nm)/Co₉₀Fe₁₀(5.5 nm)/Ta(5 nm) spin valve is DR/Rs = 3.8 %.

Acknowledgement: IMP state assignment "Spin" No.01201463330, with partial support by UB RAS (project No. 15-9-2-44) and RFBR (project No. 16-32-00128)

Keywords: unidirectional anisotropy, spin valve, ordered Ni–Fe–Mn antiferromagnetic phase

References:

Ennen I., Kappe D., Rempel T., Glenske C., Hütten A. Giant Magnetoresistance: Basic Concepts, Microstructure, Magnetic Interactions and Applications. Sensors, 2016, vol. 16, no. 6, pp. 904. DOI: 10.3390/s16060904
Baibich M.N., Broto J.M., Fert A., Nguyen van Dau F., Petroff F., Etienne P., Creuzet G., Friederich A., Chazelas J. Giant magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices. Phys. Rev. Lett., 1988, vol. 61, no. 7, pp. 2472–2475. DOI: 10.1103/PhysRevLett.61.2472 3
Coehoorn R. Giant Magnetoresistance and Magnetic Interactions in Exchange-Biased SpinValves. In: K.H.J. Buschow, ed. Handbook of magnetic materials, Elsevier B.V., Amsterdam, 2003, vol. 15, pp. 1–199.
Freitas P.P., Ferreira R., Cardoso S., Cardoso F. Magnetoresistive sensors. J. Phys.: Condens. Matt., 2007, vol. 19, no. 16, pp. 165221-1–21. DOI: 10.1088/0953-8984/19/16/165221
Ustinov V.V., Milyaev M.A., Naumova L.I., Giant magnetoresistance of metallic exchangecoupled multilayers and spin Valves. Physics of Metals and Metallography, 2017, vol. 118, no. 13, pp. 1300–1359
Blinov I.V., Krinitsyna T.P., Korolev A.V., Matveev S.A., Arkhipova N.K., Milyaev M.A., Popov V.V., Ustinov V.V. Formation of Ordered NiFeMn Antiferromagnetic Phase in Permalloy/Manganese Bilayers in the Course of Thermomagnetic Treatment. Physics of Metals and Metallography, 2014, vol. 115, pp. 335–341. DOI: 10.1134/S0031918X14040036
Svalov A.V., Vas’kovskii V.O., Yarmoshenko Yu.M. Production and study of spin valve structures on the permalloy film base Fiz. Met. Metalloved., 1995, no. 79, pp. 270–273. (In Russian).

И. В. Блинов, М. А. Миляев, В. В. Попов

СПИНОВЫЙ КЛАПАН С НИЖНИМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ УПОРЯДОЧЕННОЙ АНТИФЕРРОМАГНИТНОЙ ФАЗЫ Ni-Fe-Mn

В работе исследованы магнитные характеристики бислоев с антиферромагнитной (АФ) упорядоченной фазой Ni-Fe-Mn. А также магнитные и магниторезистивные свойства спинового клапана с закрепляющим АФ слоем Ni-Fe-Mn. Разработана методика приготовления спинового клапана с нижним расположением антиферромагнитной фазы Ni-Fe-Mn с повышенной термостабильностью и улучшенными гистерезисными характеристиками. Слоистые образцы приготавливались при помощи напылительной системы магнетронного напыления MPS-4000-C6 (Ulvac) и технологии электронно-лучевого напыления на сверхвысоковакуумной установке Varian (США) на стеклянные (Corning) и монокристаллические сапфировые подложки Al₂O₃ (1012). Ионное травление образцов, предназначенное для удаления поверхностного слоя, выполнялось на установке реактивного ионно-плазменного травления PlasmaPro NGP 80 RIE Oxford Instruments. Магнитосопротивление приготовленного спинового клапана Al₂O₃/Ni-Fe-Mn/Co₉₀Fe₁₀(5.5nm)/Cu(3.6nm)/Co₉₀Fe₁₀(5.5nm)/Ta(5nm составляет ΔR/R_s = 3.8 %.

Благодарность: Работа выполнена в рамках государственного задания по теме «Спин» № 01201463330 при поддержке программы фундаментальных исследований УрО РАН (проект № 15-9-2-44) и РФФИ (проект № 16-32-00128).

Ключевые слова: однонаправленная анизотропия, спиновый клапан, упорядоченная фаза Ni-Fe-Mn

Библиография:

Giant Magnetoresistance: Basic Concepts, Microstructure, Magnetic Interactions and Applications / I. Ennen, D. Kappe, T. Rempel, C. Glenske, A. Hütten // Sensors. – 2016. Vol. 16, no. 6. – P. 904. – DOI: 10.3390/s16060904
Giant magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices / M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen van Dau, F. Petroff, P. Etienne, G. Creuzet, A. Friederich, J. Chazelas // Phys. Rev. Lett. – 1988. – Vol. 61, no. 7. – P. 2472–2475. – DOI: 10.1103/PhysRevLett.61.2472
Coehoorn R. Giant Magnetoresistance and Magnetic Interactions in Exchange-Biased SpinValves // Handbook of magnetic materials / ed. by K. H. J. Buschow. – Amsterdam : Elsevier B.V., 2003. – Vol. 15. – P. 1–199.
Magnetoresistive sensors / P. P. Freitas, R. Ferreira, S. Cardoso, F. Cardos // J. Phys.: Condens. Matt. – 2007. – Vol. 19, no. 16. – P. 165221-1–21. – DOI: 10.1088/0953-8984/19/16/165221
Ustinov V. V., Milyaev M. A., Naumova L. I. Giant magnetoresistance of metallic exchange-coupled multilayers and spin Valves // Physics of Metals and Metallography. – 2017. – Vol. 118, no. 13. – P. 38–97.
Formation of Ordered NiFeMn Antiferromagnetic Phase in Permalloy/Manganese Bilayers in the Course of Thermomagnetic Treatment / I. V. Blinov, T. P. Krinitsyna, A. V. Korolev, S. A. Matveev, N. K. Arkhipova, M. A. Milyaev, V. V. Popov, V. V. Ustinov // Physics of Metals and Metallography. – 2014. – Vol. 115. – P. 335–341. – DOI: 10.1134/S0031918X14040036
Svalov A. V., Vas’kovskii V. O., Yarmoshenko Yu. M. Production and study of spin valve structures on the permalloy film base // Fiz. Met. Metalloved. – 1995. – No. 79. – P. 270–273.

Библиографическая ссылка на статью

Blinov I. V., Milyaev M. A., Popov V. V. Bottom Spin Valve Based on the Ordered Ni–fe–mn Antiferromagnetic Phase // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2017. - Iss. 6. - P. 57-63. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2017.6.057-063. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2017-6/2017-6_162.html
(accessed: 21.12.2024).