基于钴基材料的隧穿整流磁电阻与电控磁研究
发布时间：2022-08-07 20:58
随着信息存储技术的快速发展,人们对电子器件提出了微型化、高速度、高密度、低功耗、非易失的要求。为了满足上述要求,研究者寄希望于自旋电子器件。自旋电子器件的核心是充分利用电子的自旋自由度,克服微纳尺度下因为量子效应以及高能耗等问题造成的电子器件性能低下的难题。电子自旋具有向上和向下两个取向,通常通过样品的磁性表现出来,其自旋取向可以作为信息处理和存储的媒介。磁电阻效应一直以来都是自旋电子学的研究热点,早在20世纪80年代末,Albert Fert和Peter Grunberg就在[Fe/Cr]n和Fe/Cr/Fe结构中发现了巨磁电阻效应。之后,研究者又相继在Al203、Mg0磁性隧道结中,发现了隧穿磁电阻效应。与巨磁电阻效应相比,隧穿磁电阻效应有磁电阻值大、集成度高的优势,并且该效应被广泛应用在了磁随机存储器、自旋逻辑器件以及自旋纳米振荡器中。此外,利用电学的方法来调控电子自旋也是目前自旋电子学研究的热点之一,相较于传统的磁场调控,该调控方式能够更快地实现信息的写入,还能够极大地提高信息的存储密度。并且用电学方法调控电子自旋与现有的集成电路工艺兼容,因此,通过电学方式调控电子自旋不仅具有...
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词
第1章 绪论
1.1 自旋电子学简介
1.2 隧穿磁电阻效应
1.3 磁性的电调控
1.3.1 自旋转移力矩效应
1.3.2 多铁材料中的磁电耦合效应
1.3.3 电荷效应
1.3.4 电化学效应
1.4 自旋轨道力矩效应
1.4.1 自旋霍尔效应
1.4.2 Rashba效应
1.4.3 磁化翻转
1.4.4 磁畴壁移动
1.5 本论文的研究内容与章节安排
参考文献
第2章 样品的制备技术和表征方法
2.1 样品制备技术
2.1.1 磁控溅射原理及仪器
2.1.2 光学曝光
2.1.3 刻蚀技术
2.1.4 氧等离子体清洗
2.2 样品的表征测量方法
2.2.1 X射线衍射(XRD)
2.2.2 交变梯度磁强计(AGM)
2.2.3 超导量子干涉仪(SQUID)
2.2.4 台阶仪
2.2.5 综合物性测量系统
2.2.6 范德堡四端法
2.2.7 磁光克尔显微镜
参考文献
第3章 Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结中隧穿整流磁电阻及其电调控研究
3.1 引言
3.2 实验细节
3.2.1 Co/CoO-ZnO/Co磁性薄膜的生长
3.2.2 Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结的微纳加工
3.2.3 样品电输运性质测量示意图
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结的微结构表征
3.3.2 Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结的磁性表征
3.3.3 Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结的隧穿磁电阻效应
3.3.4 Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结的隧穿整流磁电阻效应
3.3.5 隧穿整流磁电阻效应的电调控
3.3.6 机理讨论
3.4 本章小结
参考文献
第4章 Co/PMN-PT(001)异质结中电场调控磁性以及反常霍尔效应的研究
4.1 引言
4.2 实验细节
4.2.1 Co/PMN-PT (001)异质结的制备
4.2.2 样品电场调控示意图
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 PMN-PT (001)基本性质的表征
4.3.2 电场对磁性的调控
4.3.3 电场对反常霍尔效应的调控
4.3.4 机理讨论
4.4 本章小结
参考文献
第5章 Pt/[Co/Pt/Co]磁性异质结中电流驱动的磁化翻转研究
5.1 引言
5.2 实验细节
5.2.1 Pt/[Co/Pt/Co]异质结的制备
5.2.2 样品电输运性质测量示意图
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 Pt/[Co/Pt/Co]异质结的磁性表征
5.3.2 Pt/[Co/Pt/Co]异质结的磁化翻转
5.3.3 Pt/[Co/Pt/Co]异质结的自旋轨道矩
5.3.4 磁化翻转过程中的磁畴运动
5.4 本章小结
参考文献
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 本论文的特色和创新
6.3 工作展望
致谢
攻读博士期间发表的论文
博士期间参加的学术会议
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3671033
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词
第1章 绪论
1.1 自旋电子学简介
1.2 隧穿磁电阻效应
1.3 磁性的电调控
1.3.1 自旋转移力矩效应
1.3.2 多铁材料中的磁电耦合效应
1.3.3 电荷效应
1.3.4 电化学效应
1.4 自旋轨道力矩效应
1.4.1 自旋霍尔效应
1.4.2 Rashba效应
1.4.3 磁化翻转
1.4.4 磁畴壁移动
1.5 本论文的研究内容与章节安排
参考文献
第2章 样品的制备技术和表征方法
2.1 样品制备技术
2.1.1 磁控溅射原理及仪器
2.1.2 光学曝光
2.1.3 刻蚀技术
2.1.4 氧等离子体清洗
2.2 样品的表征测量方法
2.2.1 X射线衍射(XRD)
2.2.2 交变梯度磁强计(AGM)
2.2.3 超导量子干涉仪(SQUID)
2.2.4 台阶仪
2.2.5 综合物性测量系统
2.2.6 范德堡四端法
2.2.7 磁光克尔显微镜
参考文献
第3章 Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结中隧穿整流磁电阻及其电调控研究
3.1 引言
3.2 实验细节
3.2.1 Co/CoO-ZnO/Co磁性薄膜的生长
3.2.2 Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结的微纳加工
3.2.3 样品电输运性质测量示意图
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结的微结构表征
3.3.2 Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结的磁性表征
3.3.3 Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结的隧穿磁电阻效应
3.3.4 Co/CoO-ZnO/Co磁性隧道结的隧穿整流磁电阻效应
3.3.5 隧穿整流磁电阻效应的电调控
3.3.6 机理讨论
3.4 本章小结
参考文献
第4章 Co/PMN-PT(001)异质结中电场调控磁性以及反常霍尔效应的研究
4.1 引言
4.2 实验细节
4.2.1 Co/PMN-PT (001)异质结的制备
4.2.2 样品电场调控示意图
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 PMN-PT (001)基本性质的表征
4.3.2 电场对磁性的调控
4.3.3 电场对反常霍尔效应的调控
4.3.4 机理讨论
4.4 本章小结
参考文献
第5章 Pt/[Co/Pt/Co]磁性异质结中电流驱动的磁化翻转研究
5.1 引言
5.2 实验细节
5.2.1 Pt/[Co/Pt/Co]异质结的制备
5.2.2 样品电输运性质测量示意图
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 Pt/[Co/Pt/Co]异质结的磁性表征
5.3.2 Pt/[Co/Pt/Co]异质结的磁化翻转
5.3.3 Pt/[Co/Pt/Co]异质结的自旋轨道矩
5.3.4 磁化翻转过程中的磁畴运动
5.4 本章小结
参考文献
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 本论文的特色和创新
6.3 工作展望
致谢
攻读博士期间发表的论文
博士期间参加的学术会议
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3671033
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