Thermische Stabilität von Py/Cu und Co/Cu giant magneto-resistance (GMR) Systemen

NiFe/Cu und Co/Cu Multilagen werden in Bezug auf die thermische Stabilität des Riesen-Magnetowiderstand-Effekts untersucht. Die unterschiedlichen thermodynamischen Eigenschaften der betrachteten Systeme führen zu jeweils anderen Mechanismen, welche die Abnahme des GMR-Effekts verursachen, wie durch Nanoanalyse mit höchster Auflösung an der 3-dimensionalen Weitwinkelatomsonde gezeigt werden konnte. Nach den Ergebnissen der Nanoanalyse tritt der GMR-Zusammenbruch in Py/Cu-systemen aufgrund der Verbreiterung der Grenzfläche, die nach der Wärmebehandlung über 200 oC beobachtet wurde, auf. Im Gegensatz dazu bleiben Co/Cu Mehrfachschichtsysteme wegen der starken Tendenz zur Entmischung bis zu 450 oC stabil. bei höheren Temperaturen führt hier ferromagnetische Brückenbildung zwischen benachbarten Kobaltschichten zum Zusammenbruch des GMR-Effekts. Sowohl in Py/Cu als auch in Co/Cu systemen beginnt bei 350-450 oC eine Rekristallisation, durch die sich die kristallographische Orientierung von <111> Drahttextur in <110> umwandelt. Diese Reaktion kann genutzt werden, um GMR-Sensorschichten von beachtlicher thermischer Stabilität herzustellen. Obwohl die oben genannten Systeme bezüglich der Rekristallisationsphänomene gleichwertig sind, wurde für die analyse das NixFe1-x-system gewählt, da es eine Variation der Gitterkonstanten zulässt. Es wurde gezeigt, dass die kristallographische Reorientierung durch die Minimierung der elastischen Energie ausgelöst wird. Darüber hinaus übt das Wechselspiel zwischen Minimierung der elastischen Energie und der Grenzflächenenergie kritischen Einfluss auf die Rekristallisationswahrscheinlichkeit aus.