Высокочувствительные безгистерезисные спиновые клапаны

М.А. Миляев, Л.И. Наумова, В.В. Проглядо, Н.С. Банникова, Т.П. Криницина, Н.Г. Бебенин, В.В. Устинов

Разработана магнетронная технология приготовления многослойных магнитных наноматериалов с воспроизводимостью номинальной толщины слоев на уровне 0.1 нанометра. Приготовлены наноструктуры с рекордными величинами гигантского магнитоcопротивления (ГМС): магнитные металлические сверхрешетки с ГМС до 55 %, а также наноструктуры типа «спиновый клапан» с ГМС до 12 %, гистерезисом в десятые доли эрстеда и чувствительностью до 3 %/Э. По своим функциональным характеристикам синтезированные ГМС наноматериалы не уступают лучшим зарубежным аналогам и могут использоваться для разработки отечественных высокочувствительных магнитных сенсоров и спинтронных устройств различного назначения.

Полевые зависимости магнитосопротивления сверхрешеток Co/Cu и Co90Fe10/Cu (слева) и спинового клапана состава Ta/Ni80Fe20/Co90Fe10/Cu/Co90Fe10/ Mn75Ir25/Ta (справа).

Изучены спиновые клапаны, в которых ось одноосной анизотропии, действующей на магнитный момент свободного слоя, и ось однонаправленной анизотропии, действующей на пиннингованный слой, параллельны друг другу. Исследована роль текстуры <111> в формировании гистерезиса магнитосопротивления. Показано, что в спиновых клапанах с сильным межслойным взаимодействием имеет место резкое сужение петли гистерезиса при малом отклонении магнитного поля от оси легкого намагничивания. Теоретическое рассмотрение гистерезиса проведено в рамках модели когерентного вращения магнитного момента свободного слоя. Установлены физические и технологические условия создания безгистерезисных спиновых клапанов для практических приложений.

(Лаборатория электрических явлений ИФМ УрО РАН, авторы В.В.Устинов, акад., М.А.Миляев, к.ф.-м.н, Л.Н.Наумова, Н.Г.Бебенин, д.ф.-м.н., В.В.Проглядо, Н.С.Банникова; лаборатория прецизионных сплавов и интерметаллидов Т.П. Криницина, к.т.н.  Работа выполнена в рамках государственного задания по теме «Спин» № 01201463330 (проекты 12-П-2-1051 и 12-Т-2-1011) при поддержке Минобрнауки  РФ (договоры  14.Z50.31.0025 и 14.120.14.1540-НШ) и РФФИ (проект 13-02-00749).

 

Полный список публикаций по представляемой работе:

  1. V.V. Ustinov, M.A. Milyaev, L.I. Naumova  Interlayer coupling and magnetic anisotropy as key factors for creation of hysteresis-less spin valves. – SPIN, 2014, v. 4, № 1, p. 1440001 (1-9).
  2. 2.Л.И. Наумова, М.А. Миляев, Н.Г. Бебенин, Т.А. Чернышова,  В.В. Проглядо, Т.П. Криницина, Н.С., Банникова, В.В. Устинов.  Безгистерезисное перемагничивание спиновых клапанов с сильным и слабым межслойным взаимодействием. – ФММ, 2014, т. 115, № 4, с. 376–383.
  3. L.I. Naumova, M.A. Milyaev, N.G. Bebenin, T.A. Chernyshova, V.V. Proglyado, T.P. Krinitsina, N.S., Bannikova, I.Yu. Kamensky and V.V. Ustinov. Sharp Angular Dependence of Free Layer Coercivity in Spin Valves with Ferromagnetic Interlayer Coupling. - Solid State Phenomena, 2014, v. 215, p. 474–479.
  4. Л.И. Наумова, М.А. Миляев, Т.А. Чернышова,  В.В. Проглядо, И.Ю. Каменский, В.В. Устинов. Безгистерезисные спиновые клапаны с неколлинеарной конфигурацией магнитной анизотропии. – ФТТ, 2014, т. 56, № 6, с. 1082–1087.
  5. М.А. Миляев, Л.И. Наумова, И.Ю. Каменский, В.В. Устинов. Спиновые клапаны на основе 7525 с управляемыми функциональными параметрами. – Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА, 2014, т. 108, № 4, с. 15-20.
  6. В.В. Устинов, М.А. Миляев, Л.И. Наумова, В.В. Проглядо, Н.С. Банникова, Т.П. Криницина. Высокочувствительный безгистерезисный спиновый клапан с композитным свободным слоем. – ФММ, 2012, т. 113, № 4, с. 363-371.
  7. V.V. Ustinov, T.P. Krinitsina, M.A. Milyaev, L.I. Naumova, V.V. Proglyado. Low hysteresis FeMn-based top spin valve. - Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2012, v. 12, No 9, pp.7558-7561.
  8. М.А. Миляев, Л.И. Наумова, В.В. Проглядо, Т.П. Криницина, Н.С. Банникова, А.М. Бурханов, В.В. Устинов. Степень совершенства текстуры <111> и гистерезис магнитосопротивления в спиновых клапанах на основе MnIr. – ФММ, 2013, т. 114, № 5, c. 419-426.
  9. V.V. Ustinov, M.A. Milyaev, L.I. Naumova, T.P. Krinitsina, V.V. Proglyado and E.I. Patrakov. Top Non-collinear Spin Valves with a Composite Free Layer for Hysteresis-free GMR Sensors. - Journal of the Korean Physical Society, 2013, v. 63, No. 3, pp. 663-666.
  10. Н.Г. Бебенин, В.В. Устинов. Намагничивание и магнитосопротивление спинового клапана. – ФММ, 2015, Т.116, №2 (в печати).