磁性异质结中的磁电阻效应和电致阻变效应研究

发布时间：2017-09-03 03:23

  本文关键词：磁性异质结中的磁电阻效应和电致阻变效应研究

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【摘要】：信息时代的重要标志是信息和通信技术向生活的各个方面的渗透,在信息时代数据的存储必然益显重要,将占有巨大的市场份额并与我们的日常生活息息相关。传统晶体管因为尺寸缩小而引起的技术瓶颈限制了其进一步发展,新一代非易失存储器由于其结构简单、数据保持时间久而被人们广泛关注。其中基于磁阻效应和电致电阻效应机理的异质结有望实现高密度、快速度、非挥发的信息存储,逐渐成为当前热点。本文通过原位掩模的方法制备了磁性隧道结MTJs和电致电阻异质结,并使用XRD、XPS、AFM以及电流-电压源表对薄膜的的结构组成、表面形貌以及输运性质进行了表征和分析,主要内容包括:(1)利用电子束蒸发系统在Si衬底上用原位掩模的方法沉积了外延生长的Fe Co/Mg O/Fe磁性隧道结。退火后在77 K下可以获得-39%的负的隧穿磁电阻效应(TMR),同样结构的隧道结在提高真空度后没有这种现象。这种负磁电阻效应的出现归因于Fe Co/Mg O界面氧化提供的反向自旋极化。用液氮冷却装置,使得本底真空达到5×10-10 torr后,我们观察到了50%的室温磁电阻,并且随着温度的降低逐渐增强,在77 K温度下我们观察到92%的磁电阻。再次经过退火处理后,没有负磁电阻效应的出现,但是在室温下和低温77 K下磁电阻的值都有明显提高。(2)用脉冲激光(PLD)沉积的方法制备了n-Si/Si O2-Co Fe2O4/In三明治结构的阻变单元,并就其制备工艺中的生长温度、氧分压、是否保压、阻变层的厚度对Co Fe2O4成膜的影响以及电学性能的改变进行分析,优化参数后在1.6 Pa氧压、700℃、8 nm的条件下制备出了具有双极性电阻开关特性的阻变单元,并对其导电机制进行分析。
【关键词】：负磁电阻效应 磁存储器 退火 阻变存储器
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333;O484
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 绪论6-20
• 1.1 引言6-7
• 1.2 新型非易失存储器的发展7-11
• 1.2.1 铁电存储器(Ferroelectaic RAM，，简称FRAM)7-8
• 1.2.2 相变存储器(Phase-change RAM，简称PRAM)8-10
• 1.2.3 磁阻存储器(Magnetic memory)10-11
• 1.3 阻变存储器的阻变机理11-16
• 1.3.1 阻变现象11-13
• 1.3.2 阻变机理分类13-14
• 1.3.3 导电细丝理论14-15
• 1.3.4 空间电荷限制电流效应15-16
• 1.3.5 肖特基发射效应和P-F效应16
• 1.4 几种非易失存储器性能的比较16-18
• 1.5 本文的选题背景及思路18-20
• 第二章 薄膜的制备方法及表征20-28
• 2.1 薄膜沉积技术20-23
• 2.1.1 激光脉冲沉积20-22
• 2.1.2 离子溅射22
• 2.1.3 电子束蒸发22-23
• 2.2 结构表征23-28
• 2.2.0 X射线衍射(XRD)23-24
• 2.2.1 X射线光电子能谱(XPS)24
• 2.2.2 台阶厚度测试仪24
• 2.2.3 原子力显微镜（AFM）24-25
• 2.2.4 I-V测量仪器Keithley2400性能及参数25-28
• 第三章 FeCo/MgO/Fe薄膜的TMR效应28-38
• 3.1 磁存储器28
• 3.2 隧穿磁电阻TMR型MRAM28-31
• 3.3 TMR制备及表征31-33
• 3.4 隧道结的输运性质33-36
• 3.5 小结36-38
• 第四章 n-Si/SiO_2-CoFe_2O_4/In阻变异质结的研究38-50
• 4.1 前言38
• 4.2 n-Si/SiO_2-CoFe_2O_4/In异质结的制备38-41
• 4.2.1 CoFe_2O_4靶材的制备38-40
• 4.2.2 CoFe_2O_4薄膜的制备40-41
• 4.3 CoFe_2O_4薄膜的性质41-43
• 4.4 CoFe_2O_4的电阻开关特性43-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 总结与展望50-52
• 参考文献52-57
• 攻读学位期间的研究成果57-58
• 致谢58-59

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