一种实现器件在平行于衬底表面的外磁场下具有M型磁阻曲线的方法与流程

本发明属于微纳尺度器件技术领域，具体涉及一种在平行于衬底表面的外磁场下实现器件具有m型磁阻曲线的方法。

背景技术：

磁性金属薄膜是目前信息存储、信号处理、磁性传感器与磁测量领域最为关键的基础功能材料，并且在新型存储方式与逻辑运算等领域有着广泛的应用前景。这些应用大部分都离不开磁场对材料导电性能的独特影响，具体表现为：在不同的外磁场下，材料本身受外磁场的激发处于不同的磁化状态，这些不同的磁化状态进而可以影响材料本身的电阻率，因此可以通过外部磁场来控制材料本身的电阻。这种电阻受磁场影响而变化的现象被称为磁阻效应，虽然磁阻效应并不受限于磁性材料，但是在磁性材料中磁阻效应的现象更为明显，因此也受到更多的关注，这些磁阻现象包括但不限于各向异性磁阻(amr)、巨磁电阻(gmr)、隧穿磁阻(tmr)等效应。研究磁性薄膜材料的磁学性能，磁阻-外磁场曲线就显得尤为重要，这些曲线的不同特点就决定了一种材料在不同领域中的实际应用可能性有多大。不同的材料构成、制备工艺、薄膜/多层膜形状等均会影响器件的磁阻特性。目前制备磁性薄膜的方法主要有：分子束外延生长(mbe)、金属有机气相沉积(mocvd)、磁控溅射(magnetronsputtering)、脉冲激光沉积(pld)、电镀(electrodeposition)、电子束沉积(electronbeamevaporation)、热蒸发沉积(thermalevaporation)。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种实现器件具有m型磁阻曲线的方法。

本发明的原理如下：

利用各向异性磁阻(anisotropicmagnetoresistance，amr)效应对磁化方向与电流方向之间的夹角独特而又显著的敏感特性，借助不同电流方向会形成不同磁阻曲线的特点，构造含有两种或多种电流方向的二维沟道的器件，使两个或多个磁阻曲线互相叠加，从而在平行于衬底表面的外磁场下得到不同形状的磁阻曲线。

各向异性磁阻效应是一种由自旋轨道耦合效应所引起的现象，与电子(金属中)或载流子(半导体材料中)的各向异性散射有关。具体来说，一般的磁性金属中是s轨道与d轨道中的电子共同承担电流传导的任务，这些轨道在金属处于铁磁状态下会产生能级劈裂现象，导致自旋向上与自旋向下的电子分别处于不同的能带当中。能级劈裂后的s与d价带由于自旋轨道耦合效应产生了混合杂化，导致能带间的散射作用由自旋轨道耦合效应所主导而不再单纯符合某一种价带的规律。这种效应是各向异性的，与磁化方向和电子运动方向之间的夹角紧密相关。这种各向异性表现为：当电子的运动方向与磁化方向是平行(或反平行)时，电子受到的散射最大，即电阻最大；当电子的运动方向与磁化方向垂直时，电子受到的散射最小，即电阻最小。正是由于各向异性磁阻的上述特点，通过调整外加磁场与电流的方向之间的夹角，可以获得具有不同形状特点的磁阻曲线。

为说明器件的工作原理，假设在初始状态下，材料的总体磁化方向与电流方向是同向平行或者反平行的，则在初始状态下，材料处于较高阻态，但由于磁畴的存在，材料此时并非为最高阻态。这种假设是合理的，因为对于纳米线(带)型的磁性薄膜材料来说，由于形状各向异性(shapeanisotropy)的作用，其易磁化轴通常可以确定是沿长轴方向的，而电流传导方向也可以沿长度方向。下面考虑两种情况：(1)初始磁场方向与电流方向平行，(2)初始磁场与电流方向垂直。对于初始磁场与电流平行的情况，即如(1)所述，还需要再细分为磁场与初始磁化方向同向平行和反向平行两种情况。假设磁场方向与初始磁化方向同向，则磁场的增大会导致初始的磁化方向愈发一致(对于多畴材料来说)，材料电阻率会升高，直到材料体内达到最大限度的与外磁场平行的磁化方向，即进入平行方向的饱和状态，达到最高电阻；假设磁场方向与初始磁化方向反向平行，则磁场的增大会引起材料磁化方向发生180°的旋转，在磁化方向旋转过程中，其会经历一次与电流方向垂直的状态，此时电阻处于较低阻态，因此在这种情况下，随着外磁场的增加，电阻会出现一个最低值，表现为先下降到一个最低点然后升高到最高电阻(材料进入饱和态)。那么，综合考虑情况(1)，如果外磁场从一种平行方向缓慢变化到其相反的方向，例如从-1t到1t，可以预见到理想情况下对应的磁阻曲线形状应具有一种类似蝴蝶形或翅膀形的特点：先维持高组态不变，然后在零磁场附近出现一个电阻最低值，然后电阻再增大到高组态不变，磁场变化方向相反时则亦然。对于施加垂直磁场的情况，即如(2)所述，初始状态下材料保持较高阻态，随着外加磁场的增加其磁化方向发生转变，愈发趋向于外加磁场方向，当外加磁场足够大的时候，材料磁化方向最大限度地沿外磁场方向，进入垂直方向上的饱和状态，此时的磁化方向与电流方向垂直，达到低阻态。因此在情况(2)下，磁阻呈现出一种类似余弦函数的表现形式：在零磁场或剩磁状态下，电阻处于较高阻态，随着外磁场的增加，磁阻缓慢减小，直到外磁场足够大，材料进入饱和状态，达到低阻态。需要注意的是，情况(1)和(2)中对应的高组态是一致的，但低阻态是不一致的，(1)中的低电阻要比(2)中高，这与磁性材料的磁畴结构有关。此外，磁阻曲线还应具有回滞特性，这种回滞现象是由铁磁性材料磁化的回滞特性所带来的。

本发明提出的一种在平行于衬底表面的外磁场下实现器件具有m型磁阻曲线的方法，其特征在于：在绝缘衬底上制备二维复合型沟道和金属电极，其中，复合型沟道包含两部分结构，分别是电流方向与外磁场方向平行的原始沟道，和电流方向部分或全部与外磁场垂直的组合沟道，所述复合型沟道采用铁磁性金属材料；施加平行于衬底平面的外磁场，得到具有m型磁阻曲线的器件。

本发明具体包含如下步骤：

1)选择绝缘衬底，通过光刻打开窗口，确定复合型沟道的位置与形状。

根据不同的实验要求，使用的衬底可以不同，但都要求衬底是绝缘的并且需要保证在器件导通器件不会因焦耳热而形变或与任何表面上的材料发生反应。衬底可以为刚性，它们可以是si、sio2、云母、蓝宝石、玻璃、石英等，也可以是导电衬底上覆盖一层绝缘层，可以是sio2/低阻si、氮化硼/低阻si、碳化硅/低阻si、绝缘金属氧化物(氧化铁、氧化铜、氧化铝等)/金属(金、银、铜、铁、铝等)等多层结构的衬底。衬底也可以为柔性，他们可以是pdms、pet、pi等材料，如果应用柔性衬底，应事先在衬底表面制备一层厚度不小于100nm的热传导性差的绝缘层，以避免器件与衬底间的直接接触，防止因焦耳热使衬底变形，绝缘层可以是氧化铝、氧化硅、氮化硅等材料。根据所需器件尺寸的不同，可以选择相应的光刻方式，包括紫外光刻、电子束光刻等。

复合型沟道要求为非直线型，以保证电流传导过程中同时包含与外磁场平行以及与外磁场垂直的两部分结构。为清楚说明沟道形状的要求，在衬底平面内建立二维坐标系，同时假设两电极所在的平行方向为x方向，外加磁场方向平行于x方向，如图1所示。复合型沟道由两部分所组成，一部分为与x轴方向平行的沟道，称之为原始沟道，在原始沟道中电流方向与外磁场方向平行，以图1中双点划线框出部分为例；另一部分含有与y轴平行或与y轴成一定角度(θ，要求θ<30°)的沟道，称之为组合沟道，在组合沟道中的电流方向部分或全部与外磁场垂直或接近垂直，以图1中单点划线框出部分为例。复合型沟道的形状可以根据实际需求而改变，其组合沟道可以为长方形(如图1(a))、梯形或三角形(如图1(b))，组合沟道的位置不做要求，可以位于两电极间的任意位置。组合沟道的长度(l，组合沟道沿x轴方向的两边的最大距离)应大于10nm，高度(h，组合沟道沿y轴方向的两边的最大距离)应大于10nm，组合沟道与原始沟道的交点可以与沟道同宽也可以比沟道宽度小或比沟道宽度大，如果接触宽度比原始沟道宽度小，最小的接触宽度应在5nm以上，因为对于更小的接触宽度可能会产生弹道磁阻。

原始沟道与复合型沟道共同组成复合型沟道的作用在于：当源漏电极之间有导通电流时，在原始沟道中的电流与外磁场方向平行，在组合沟道中电流存在与外磁场垂直或接近的垂直的部分，这两种与磁场不同方向的电流产生的磁阻效应通过串联而相互叠加，从而形成了m型的磁阻曲线。

2)在光刻打开目标窗口的基础上，进行复合型沟道与保护层的淀积。

复合型沟道材料要求必须为铁磁性金属材料，原因如下：为保证器件的导通性，沟道应为导体，这要求其必须为金属材料；铁磁性的物质在外磁场中的磁化效果比顺磁性、抗磁性等物质要强，更适合制作磁敏感器件。复合型沟道材料可以为铁、钴、镍、锰等金属单质，也可以为具有磁性的各种金属合金，它们可以是铁镍合金、钴镍合金、铁钴合金等二元合金，也可以是三元合金等各种磁性合金。如果使用的沟道材料为不易氧化的金属材料，复合型沟道可以使用单层金属，如果使用的沟道材料为易氧化的金属材料，复合型沟道可以为双层结构，磁性金属位于底层，上层覆盖一层不易氧化的材料作为保护层。根据实验要求，沟道也可以为具有多层结构的多层膜所构成的。

保护层材料要求为不易氧化材料，且致密，可以为金、铂、钯等金属材料也可以为氧化硅、氮化硅等非金属材料。保护层厚度不应过厚，可以在2nm～10nm之间。保护层的制作无需单独光刻确定位置，可以在制作完导电沟道后紧接着进行制作，制作方式与磁性金属材料的制作方式一致，达到不出样即完成保护层的制备的效果。保护层并不影响器件的性能，因此不是必须的，但没有保护层的器件极易被氧化，可根据实验要求调整。

3)光刻确定电极的形状与位置。

金属电极的形状与大小可以根据实验要求而调整，可以为正方形、长方形、圆形、三角形等形状。电极端数可以为两端的源漏电极，也可以为四端电极等。

4)在打开电极制作窗口的基础上制作金属电极：如果制作的保护层为非导体，则需先进性刻蚀，去除非导体保护层再制作电极；如果保护层为导体，则可以直接制作电极。电极制作完成后可以得到最终的器件，如图2所示。

电极应为不易氧化的金属物质且电阻率较低，他们可以是金、铜、钯、铂等材料。版图要求与沟道部分有重叠，以使电极与沟道可以连接导通。电极可以为单层金属材料，也可以为双层或多层材料，使用双层或多层材料的目的为在金属电极与衬底之间添加一层附着层，以增加电极与衬底之间的附着力，可以为金/铂、金/钯、金/钯/铂等结构。金属电极的厚度不能太小，应在50nm以上，理论上可以不设厚度上限。

去除非导体的氧化层可以使用湿法腐蚀、离子刻蚀等方法，根据不同的保护层材料来选择，要求去除保护层后不能对金属材料本身造成严重破坏，也不会引入无法去除的反应物。

5)器件具有m型磁阻曲线性能的测试，要求施加平行于如图1中所示的平行于x轴方向的外磁场，磁场的大小要求可以达到±400mt及以上，并可以连续变化。对于没有制作保护层的器件要求测试环境为高真空环境，气压小于10^-4毫托。测试温度没有要求。测试电流不能过大，一般小于10ma，原因在于：电流过大会带来热效应，一方面会加剧器件氧化，另一方面会引起沟道电阻的变化，影响磁阻特性的检测。

在器件制备过程中，需要防止沟道部分在此过程中的氧化，不进行加工工艺时可以把器件保存于能够有效隔绝氧气的环境当中，可以是真空环境、纯丙酮环境等，保存时还应保持保存环境的洁净，避免有影响器件性能的杂质存在。

本发明所有要求的器件制备过程中对电极与复合型沟道的制备顺序没有限制，上述方法为先制作沟道再制作电极，如果将3)4)步与1)2)调换位置，先制作电极然后将沟道附着在电极上，则同样可以达到预期效果。且后者在电极制备前必然不需要进行刻蚀操作。

本发明的技术特点：本发明利用电流与磁场方向不同可以导致不同的磁阻效应这一现象，制作了存在两种电流流向的磁敏感器件，得到了在面内磁场下具有m型磁阻曲线的器件。且由于沟道设计成非直线的形状，因此具备可拉伸的特点，故该种器件可以在柔性衬底上制备使用。该种器件的尺度可在纳米到微米尺度之间调整，并且器件的磁阻特征可以通过改变沟道材料、沟道尺寸、构型物尺寸来调整。该种器件具备尺寸可控、可集成、工艺简单等特点。

附图说明

图1为绝缘衬底上制作复合型沟道的示意图(俯视图)，(a)为长方形组合沟道、(b)为梯形或三角形组合沟道、(c)、(d)为两不同方向的沟道所构成的复合型沟道；图中双点划线框标识出了与外磁场方向平行的沟道部分，即原始沟道；图中单点划线框标识出了与外磁场垂直或接近垂直的沟道部分，即组合沟道。

图2为本发明实施例一的示意图，(a)为俯视视角，(b)为正视视角；

图3为本发明实施例二的示意图，(a)为俯视视角，(b)为正视视角；

图4为本发明实施例三的示意图，(a)为俯视视角，(b)为正视视角。

图中1为绝缘衬底，2为复合型沟道材料，3为保护层，4为金属电极(以方形电极为例)。

具体实施方式

下面通过实例对本发明做进一步说明。需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

实例1：在pet衬底上以镍钴合金作为导电材料的含有长方形组合沟道的复合型沟道器件制备。

1)选择合适大小的pet薄膜作为衬底，首先在其上淀积一层氧化硅薄膜，以避免器件与pet材料的直接接触。然后选择合适的区域，通过光刻打开窗口，确定沟道的位置与形状：

对pet衬底进行清洁，选择干净的器皿，首先将其浸泡在去离子水中，使用超声波清洗机以最大功率清洗一分钟，取出后用氮气枪吹干；接下来将其浸泡在无水乙醇中，使用超声波清洗机以最大功率清洗半分钟，取出后用氮气枪吹干；最后将其浸泡在纯丙酮中，使用超声波清洗机以最大功率清洗半分钟，取出后用氮气枪吹干。

清洗结束后使用电子束沉积系统，直接在整片衬底上淀积一层200nm厚的氧化铝薄膜，保证器件制作区域能够被氧化铝薄膜全部覆盖。

在淀积了氧化铝的柔性衬底上旋涂一层正性光刻胶pmma(4000rpm，一分钟)，为避免pet衬底过热变形，可以省略烘烤光刻胶的步骤，将旋涂好光刻胶的基片在干净的通风橱中静置五分钟。使用电子束光刻机进行光刻，复合型沟道的总长度为12μm，宽度为800nm，其中组合沟道的形状设计为长方形，如图1(a)所示，组合沟道长1μm，高1μm。光刻结束后进行显影，使用pmma专用显影液(8℃)显影一分钟，以异丙醇为定影液，定影一分钟，用氮气枪吹干，然后使用光学显微镜观察显影效果，如果欠显则再重复一次显影流程，每次的显影时间控制在10秒钟，一般总时长在一分钟到一分半之内可以达到最好的显影效果。

2)在打开沟道窗口的基底上制作导电沟道及其保护层：

利用电子束沉积系统，首先沉积一层20nm厚的镍钴合金，沉积过程中保持主腔室的气压在10^-6毫托以下，以防止磁性金属在沉积过程中就发生氧化，淀积薄膜的厚度控制在±2nm以内。待镍钴合金沉积结束之后，关闭电子束系统的高压电源，保持样品在主腔室中不出样。待镍钴合金的靶材冷却后，将目标材料调整为铂(pt)，继续进行第二次淀积，此次淀积的目的是制作保护层，金属铂的目标厚度为2nm。

磁性金属与其保护层都淀积完成之后，进行剥离。将整片基底沉浸在纯丙酮中3分钟以上，然后使用一次性胶头滴管吸取足量丙酮，在不接触片子的情况下，向淀积了金属的一篇吹释丙酮，如此反复持续一分钟，一般一分钟的吹释时间即可达到较好的剥离效果。剥离结束之后使用干净的纯丙酮冲洗基片30s，利用光学显微镜可以观察剥离效果。最后可以使用纯丙酮对基片进行液封，直到下一步工艺。

3)以沟道位置为基准，通过光刻确定金属电极的形状与位置：

在已经制作了沟道的衬底上旋涂一层正性光刻胶pmma(4000rpm，一分钟)，静置五分钟后使用电子束光刻机进行光刻，金属电极的形状的典型值为长50μm，宽50μm，保证电极与沟道重合1μm以上但不超过2μm，然后进行显影。使用pmma专用显影液(8℃)显影一分钟，以异丙醇为定影液，定影一分钟，用氮气枪吹干，然后使用光学显微镜观察显影效果，如果欠显则再重复一次显影流程，每次的显影时间控制在10秒钟，一般总时长在一分钟到一分半之内可以达到最好的显影效果。

4)在打开电极窗口的基础上制作金属电极，即可完成器件制备：

使用电子束沉积系统，首先在基片上淀积一层2nm的铂，此层为黏附层，增加金与绝缘衬底之间的粘附力。淀积结束后关闭电子束系统的高压电源，保持样品在主腔室中不出样。待铂的靶材冷却后，将目标材料调整为金(au)，继续进行第二次淀积，厚度为250nm。考虑到本次镀金的厚度较厚，可以分成两次淀积，每次分别淀积125nm，以保护盛放金靶材与其坩埚。

双层金属电极制作完成后进行剥离，将整片基底沉浸在纯丙酮中3分钟以上，然后使用超声波清洗机以最低功率清洗30秒的时间，一般30秒钟的时间足够剥离干净。

图2为该器件的结构示意图。

5)测试器件的性能，以确定器件的m型磁阻特性。要求施加平行于样品台的外磁场，在磁场与沟道长度方向垂直时磁阻曲线最明显，磁场大小可以在达到±1t，测量电流不宜过大，可以为1ma甚至更小。

实例2：在氧化硅衬底上以钴单质作为导电材料的具有l型复合型沟道的器件制备。

1)选择合适大小的氧化硅/硅基片作为衬底，在其上选择合适位置，通过光刻确定沟道的大小与形状：

对氧化硅衬底进行清洁，选择干净的器皿，首先将其浸泡在去离子水中，使用超声波清洗机以最大功率清洗一分钟，取出后用氮气枪吹干；接下来将其浸泡在无水乙醇中，使用超声波清洗机以最大功率清洗半分钟，取出后用氮气枪吹干；最后将其浸泡在纯丙酮中，使用超声波清洗机以最大功率清洗半分钟，取出后用氮气枪吹干。

清洗结束后进行光刻，旋涂一层正性光刻胶pmma(4000rpm，一分钟)，在180℃下烘烤2分钟，使用电子束光刻机进行光刻，沟道形状为l型，长边长度为6μm，短边长度为2μm，宽度为500nm。光刻结束后进行显影，使用pmma专用显影液(8℃)显影一分钟，以异丙醇为定影液，定影一分钟，用氮气枪吹干，然后使用光学显微镜观察显影效果，如果欠显则再重复一次显影流程，每次的显影时间控制在10秒钟，一般总时长在一分钟到一分半之内可以达到最好的显影效果。

显影结束后使用电子束沉积系统，沉积100nm厚的氧化铝薄膜，淀积厚度的误差控制在±2nm以内。制作完构型体后，进行剥离：将整片基底沉浸在纯丙酮中3分钟以上，然后使用超声波清洗机以最低功率清洗10秒到30秒的时间，使用光学显微镜观察剥离效果，如果有残留物附着在构型体周围的衬底上，则可适当增大功率继续超声清洗10秒到30秒钟，直到构型体周围没有残留杂质存在。

2)在打开沟道窗口的基底上制作导电沟道及其保护层：

利用电子束沉积系统，首先沉积一层15nm厚的钴单质，沉积过程中保持主腔室的气压在10^-6毫托以下，以防止磁性金属在沉积过程中就发生氧化，淀积薄膜的厚度控制在±2nm以内。待镍钴合金沉积结束之后，关闭电子束系统的高压电源，保持样品在主腔室中不出样。待镍钴合金的靶材冷却后，将目标材料调整为铂(pt)，继续进行第二次淀积，此次淀积的目的是制作保护层，金属铂的目标厚度为2nm。

磁性金属与其保护层都淀积完成之后，进行剥离。将整片基底沉浸在纯丙酮中3分钟以上，然后使用超声波清洗机以最低功率清洗30秒的时间，一般30秒钟的时间足够剥离干净。剥离结束之后使用干净的纯丙酮冲洗基片30s，利用光学显微镜可以观察剥离效果。最后可以使用纯丙酮对基片进行液封，直到下一步工艺。

3)以沟道位置为基准，通过光刻确定金属电极的形状与位置：

在已经制作了沟道的衬底上旋涂一层正性光刻胶pmma(4000rpm，一分钟)，在180℃下烘烤2分钟，使用电子束光刻机进行光刻，金属电极的形状的典型值为长30μm，宽30μm，保证电极与沟道重合250nm以上但不超过500nm，然后进行显影。使用pmma专用显影液(8℃)显影一分钟，以异丙醇为定影液，定影一分钟，用氮气枪吹干，然后使用光学显微镜观察显影效果，如果欠显则再重复一次显影流程，每次的显影时间控制在10秒钟，一般总时长在一分钟到一分半之内可以达到最好的显影效果。

4)在打开电极窗口的基础上制作金属电极，即可完成器件制备：

显影结束后利用电子束沉积系统，首先淀积一层2nm的铂，淀积结束后关闭电子束系统的高压电源，保持样品在主腔室中不出样。待铂的靶材冷却后，将目标材料调整为钯(pd)，继续进行第二次淀积，厚度为5nm。第二次淀积结束后关闭电子束系统的高压电源，保持样品在主腔室中不出样。待钯的靶材冷却后，将目标材料调整为金(au)，继续进行第三次淀积，厚度为200nm。

金属电极制作完成后进行剥离，将整片基底沉浸在纯丙酮中3分钟以上，然后使用超声波清洗机以最低功率清洗30秒的时间，一般30秒钟的时间足够剥离干净。

该器件的结构示意图如图3所示。

5)测试器件的性能，以确定器件的磁阻特性。要求施加平行于样品台的外磁场，磁场与l型沟道的某一条边垂直时磁阻效应最明显，磁场大小可以在达到±1t，测量电流不宜过大，可以为1ma甚至更小。

实例3：在柔性衬底上含有三角形组合沟道的复合型沟道的沟道附着于电极上的器件制备。

1)选择合适大小的pi薄膜作为衬底，首先在其上淀积一层氧化硅薄膜，以避免器件与pi材料的直接接触。然后选择合适的区域，通过光刻打开窗口，确定电极的位置与形状：

对pi衬底进行清洁，选择干净的器皿，首先将其浸泡在去离子水中，使用超声波清洗机以最大功率清洗一分钟，取出后用氮气枪吹干；接下来将其浸泡在无水乙醇中，使用超声波清洗机以最大功率清洗半分钟，取出后用氮气枪吹干；最后将其浸泡在纯丙酮中，使用超声波清洗机以最大功率清洗半分钟，取出后用氮气枪吹干。

清洗结束后使用电子束沉积系统，直接在整片衬底上淀积一层100nm厚的氧化铝薄膜，保证器件制作区域能够被氧化铝薄膜全部覆盖。pi薄膜的耐温性能要好于pet薄膜，因此隔热膜可以适当薄一些，以增加衬底的透光性。

在淀积了氧化铝的柔性衬底上旋涂一层正性光刻胶pmma(4000rpm，一分钟)，在180℃下烘烤2分钟。使用紫外光刻系统进行光刻，电极之间的距离设置为10μm，电极的长和宽设为50μm。光刻结束后进行显影，使用pmma专用显影液(8℃)显影一分钟，以异丙醇为定影液，定影一分钟，用氮气枪吹干，然后使用光学显微镜观察显影效果，如果欠显则再重复一次显影流程，每次的显影时间控制在10秒钟，一般总时长在一分钟到一分半之内可以达到最好的显影效果。

2)制作金属电极：

利用电子束沉积系统，首先沉积一层2nm厚的铂，铂为黏附层，增加金与衬底之间的粘附力。待铂沉积结束之后，关闭电子束系统的高压电源，保持样品在主腔室中不出样。待铂的靶材冷却后，将目标材料调整为金，继续进行第二次淀积，淀积厚度为60nm。

双层金属电极制作完成之后，进行剥离。将整片基底沉浸在纯丙酮中3分钟以上，然后使用超声波清洗机以最小功率清洗半分钟。剥离结束之后使用干净的纯丙酮冲洗基片30s，利用光学显微镜可以观察剥离效果。最后可以使用纯丙酮对基片进行液封，直到下一步工艺。

3)以金属电极的位置为基准，通过光刻打开沟道的窗口，确定复合型沟道的形状与位置，沟道中间组合沟道的形状为三角形：

旋涂一层正性光刻胶pmma(4000rpm，一分钟)，在180℃下烘烤2分钟，使用紫外光刻系统进行套刻，沟道为长直型原始沟道与三角形组合沟道的复合，组合沟道的长度为2μm，高度为2μm，组合沟道的左侧边界距离一层电极的距离为2.5μm，长直沟道长12μm，保证沟道两端可以与电极接触，沟道宽为1μm。光刻结束后进行显影，使用pmma专用显影液(8℃)显影一分钟，以异丙醇为定影液，定影一分钟，用氮气枪吹干，然后使用光学显微镜观察显影效果，如果欠显则再重复一次显影流程，每次的显影时间控制在10秒钟，一般总时长在一分钟到一分半之内可以达到最好的显影效果。

4)在打开沟道窗口的基底上制作导电沟道及其保护层：

利用电子束沉积系统，首先沉积一层15nm厚的钴单质，沉积过程中保持主腔室的气压在10^-6毫托以下，以防止磁性金属在沉积过程中就发生氧化，淀积薄膜的厚度控制在±2nm以内。待镍钴合金沉积结束之后，关闭电子束系统的高压电源，保持样品在主腔室中不出样。待镍钴合金的靶材冷却后，将目标材料调整为铂(pt)，继续进行第二次淀积，此次淀积的目的是制作保护层，金属铂的目标厚度为2nm。

磁性金属与其保护层都淀积完成之后，进行剥离。将整片基底沉浸在纯丙酮中3分钟以上，然后使用超声波清洗机以最低功率清洗30秒的时间，一般30秒钟的时间足够剥离干净。剥离结束之后使用干净的纯丙酮冲洗基片30s，利用光学显微镜可以观察剥离效果。最后可以使用纯丙酮对基片进行液封，直到进行测试或后续工艺。

该器件的结构示意图如图4所示。

5)测试器件的性能，以确定器件的磁阻特性。要求施加平行于样品台的外磁场，磁场沟道长度方向垂直时磁阻效应最明显，磁场大小可以在达到±1t，测量电流不宜过大，可以为1ma甚至更小。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。