Methods of fabrication and optimization of IrMn based spin valves in CPP configuration

Magnetic materials have played a key role both in research and technology during the last twenty years. Since the discovery of giant magnetoresitance (GMR) in 1988 by Fert and Grumberg, several technological applications based on magnetic properties of thin films have been developed. One of the most successful magnetic devices is the spin valve. In spin valves the GMR generates a change in the device electrical resistance when varying the external magnetic field. This property makes the spin valve the ideal candidate for magnetic sensoring, so to become the most diffuse technology for read heads of hard drives. In addiction the spin valve is a reliable and interesting device which can contribute to many other technological applications, such as the developing field of spintronics. Several designs of spin valves, made of different materials and structure, have been already developed. Nevertheless, the magnetic effects which characterize the device have been only partially explained and novel types of spin valves are a current research topic. In addiction to the optimization of the magnetic response, the fabrication of current perpendicular-to-the-plane (CPP) devices is a challenging process that significantly improves the spin valve properties. The primary focus of this work is the fabrication of a CPP IrMn-based spin valve device, which has shown interesting magnetoresistive properties and the possibility of further developments in research as well as technological applications.

Nel corso degli ultimi vent'anni i materiali magnetici hanno giocato un ruolo chiave sia nell'ambito della ricerca che della tecnologia. A partire dalla scoperta della magnetoresistenza gigante (GMR) nel 1988 da parte di Fert e Grumberg, sono state sviluppate numerose applicazioni tecnologiche basate sulle proprietà magnetiche dei film sottilii. Uno dei dispositivi magnetici di maggior successo è la spin valve. Nella spin valve la GMR genera una variazione della resistenza elettrica al variare del campo magnetico esterno. Questa proprietà rende la spin valve il candidato ideale per produrre sensori magnetici, diventando così la tecnologia più diffusa per le testine di lettura degli hard disk. Inoltre, la spin valve è un dispositivo affidabile e interessante che può contribuire a molte altre applicazioni tecnologiche, come lo sviluppo della spintronica. Numerosi tipi di spin valve, realizzate con materiali e strutture differenti, sono già stati sviluppati. Tuttavia, gli effetti magnetici che caratterizzano il dispositivo sono stati solo in parte spiegati e nuovi tipi di spin valve sono un tema di ricerca attuale. In aggiunta alla ottimizzazione della risposta magnetica, la fabbricazione di dispositivi con corrente perpendicolare al piano (CPP) è un processo complesso che aumenta considerevolmente l'efficacia delle spin valve. L'obiettivo principale di questo lavoro è la realizzazione di un dispositivo CPP contenente una spin valve basata sull'IrMn, che ha mostrato interessanti proprietà magnetoresistive e la possibilità di ulteriori sviluppi nella ricerca e nelle applicazioni tecnologiche.