当前位置:主页 > 科技论文 > 材料论文 >

铁电基底上CoFe和CoNi薄膜磁特性的电场调控研究

发布时间:2018-10-16 11:37
【摘要】:随着信息技术的高度发展,人们对信息的依赖性越来越强,同时也对信息存储设备提出了更高的要求。目前人们广泛使用的磁信息存储器件利用电流产生磁场改变磁化状态来写入信息,存在写入功耗高的缺点。因此,寻找一种新的更快速、更高效、低能耗的信息写入方式成为磁信息存储领域迫切的要求。本论文中我们研究了铁电/铁磁结构中电场对磁性薄膜磁化状态的调控作用,这种新的调控方式具有热损耗少、所需空间小、电压可定点施加等优点,在将来的磁信息存储器件中有很好的应用前景。我们选择在磁电阻效应研究中被广泛使用的CoFe和CoNi薄膜作为研究材料。研究内容主要包括下面四部分:1)研究了(1-x)[Pb(Mg11/3Nb2/303)]-x[PbTi03] (PMN-30%PT)铁电基底上,电场对CoFe薄膜磁特性的调控效应。由于PMN-30%PT巨大的压电系数和CoFe薄膜优异的软磁性及大的磁致伸缩系数,12kV/cm电场作用下CoFe薄膜产生的各向异性场达到了1.2kOe,对应磁电耦合系数为100Oe cm/kV, CoFe薄膜磁矩发生了90°旋转,面内难易磁化方向发生了互换。2)研究了PMN-30%PT基底上电场对超顺磁性FeCo-SiO2颗粒膜的调控效应。在CoFe-SiO2结构中,当Si02含量为45%时,CoFe表现出很好的超顺磁性。电场作用下PMN-30%PT产生面内各向异性应变,使CoFe磁矩沿应变伸长方向一致排列,CoFe薄膜由超顺磁性纳米颗粒膜变为具有面内单轴各向异性的单畴颗粒膜。3) CoNi薄膜的成分对磁性及磁电阻值有很大的影响,本论文研究了铁电基底PMN-30%PT和PMN-32%PT上,电场对CO43N157和CO23Ni77薄膜磁特性的调控效应。Co23Ni77/PMN-32%PT结构中,电场效应产生的各向异性场达到了4000e,磁电耦合系数达到了40Oecm/kV。由于CoNi薄膜的磁致伸缩系数与CoFe相反,电场对CoNi和CoFe磁矩的调控作用相反。在PMN-PT/(CoFe/Cu/CoNi)n多层膜结构,通过外加电压可实现CoFe与CoNi磁矩由平行态到垂直态的转变,相应的薄膜由低阻态变为高阻态,这种效应可应用于电写磁读信息存储器。4)铁电/铁磁结构中电场对磁性层的调控效应与铁电层的应变特性有很大的关系。PMN-30%PT单晶材料,电场作用产生的面内线性应变大于非线性应变,基于应变调控的磁性变化表现为易失性的Butterfly形状;对于PMN-32%PT单晶材料,由于其极化过程中,71°和109°电极化方向的翻转导致面内有很大的剩余应变效应,CoNi薄膜磁矩随电场的变化表现出非易失性的Loop形状,这种非易失性的调控对实现电场写入信息存储器件有很重要的意义。
[Abstract]:With the development of information technology, people rely more and more on information, and also put forward higher requirements for information storage devices. At present, magnetic information storage devices, which are widely used by people, use current to produce magnetic field to change the magnetization state to write information, which has the disadvantage of high power consumption. Therefore, it is an urgent requirement in the field of magnetic information storage to find a new faster, more efficient and less energy consuming way to write information. In this paper, we study the effect of electric field in ferroelectric / ferromagnetic structure on the magnetization state of magnetic thin films. This new control method has the advantages of less heat loss, less space needed, and the voltage can be applied at a fixed point. In the future magnetic information storage devices have a good application prospects. CoFe and CoNi thin films, which are widely used in magnetoresistance study, are selected as materials. The main contents are as follows: 1) the effects of electric field on the magnetic properties of CoFe thin films on (1-x) [Pb (Mg11/3Nb2/303)] -x [PbTi03] (PMN-30%PT) ferroelectric substrates are studied. Due to the large piezoelectric coefficient of PMN-30%PT and the excellent soft magnetism and magnetostrictive coefficient of CoFe thin film, the anisotropic field of CoFe film under the action of 12kV/cm electric field reaches 1.2 KOe, which corresponds to the 90 掳rotation of the magnetoelectric coupling coefficient of 100Oe cm/kV, CoFe film. The in plane magnetization direction is interchangeable. 2) the effect of electric field on the superparamagnetic FeCo-SiO2 granular film on PMN-30%PT substrate is studied. In the structure of CoFe-SiO2, when the content of Si02 is 45%, CoFe exhibits excellent superparamagnetism. PMN-30%PT produces in-plane anisotropic strain under the action of electric field. The CoFe magnetic moment is arranged along the strain elongation direction, and the CoFe film changes from superparamagnetic nanocrystalline film to uniaxial anisotropic single-domain granular film. 3) the composition of CoNi film has great influence on the magnetic properties and magnetoresistance. The effect of electric field on the magnetic properties of CO43N157 and CO23Ni77 thin films on ferroelectric substrates PMN-30%PT and PMN-32%PT has been studied in this paper. In Co23Ni77/PMN-32%PT structure, the anisotropy field and magnetoelectric coupling coefficient of CO43N157 and CO23Ni77 thin films are up to 4000eand 40Oecm / kV respectively. Because the magnetostrictive coefficient of CoNi thin film is opposite to that of CoFe, the effect of electric field on the magnetic moment of CoNi and CoFe is opposite. In the structure of PMN-PT/ (CoFe/Cu/CoNi) n multilayer film, the magnetic moment of CoFe and CoNi can be changed from parallel state to vertical state by applying applied voltage, and the corresponding film changes from low resistance state to high resistance state. This effect can be applied to write / read information memory. 4) the regulation effect of electric field on magnetic layer in ferroelectric / ferromagnetic structure is closely related to the strain characteristics of ferroelectric layer. PMN-30%PT single crystal material, The in-plane linear strain caused by electric field is larger than that of nonlinear strain, and the magnetic change based on strain regulation shows a volatile Butterfly shape, while for PMN-32%PT single crystal material, the linear strain is larger than the nonlinear strain. Due to the large residual strain effect due to the reversal of 71 掳and 109 掳polarization directions in the polarization process, the magnetic moment of the CoNi film exhibits a non-volatile Loop shape with the change of the electric field. This non-volatile regulation is very important for the realization of electric field writing information memory devices.
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.2

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 杜宏伟;魏昕;林悦香;潘志国;江景涛;;LiTaO_3晶片CMP过程的化学去除机理研究[J];半导体技术;2008年03期

2 郭冬云,王耘波,付承菊,于军;MEMS器件中的铁电材料[J];微纳电子技术;2004年03期

3 林炜;马瑞新;;高温超导YBCO薄膜及其制备[J];微纳电子技术;2006年08期

4 刘建华,孙杰,李松梅,陈冬梅;不同形貌氧化锌的微波电磁性能研究[J];北京航空航天大学学报;2004年09期

5 万军鹏;;玻璃表面镀膜方法简介[J];玻璃;2009年11期

6 傅明喜,李岩,查燕青,宗华,卢永惠;工艺参数对Ti和NdFeB薄膜形态的影响[J];表面技术;2005年05期

7 周兰英;和庆娣;程平;;基体表面形貌对膜基结合强度影响规律的研究[J];表面技术;2006年02期

8 梅芳;弓满锋;李玲;;溅射技术在SiC薄膜沉积中的应用和工艺研究进展[J];表面技术;2008年02期

9 汪宇炎;汪洋;;TiO_2薄膜在玻璃材料上的亲水性研究[J];表面技术;2009年02期

10 王卫林,丘翠环,熊正烨,李智强;铁电粉粒的介电测量[J];江西师范大学学报(自然科学版);2001年03期

相关博士学位论文 前10条

1 王希花;基于压电陶瓷迟滞非线性建模及控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 张光祖;钛酸锶钡场致效应及热释电特性研究[D];华中科技大学;2010年

3 吴云良;扫描近场光学显微镜若干关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年

4 柯常波;NiTi形状记忆合金中Ni_4Ti_3相沉淀行为的相场法模拟研究[D];华南理工大学;2010年

5 康慧珍;光折变表面波激发及其在二次谐波产生中的应用研究[D];南开大学;2010年

6 游峰;面向微波应用的铊系高温超导薄膜研究[D];南开大学;2010年

7 曾慧中;铁电/AlGaN/GaN半导体异质薄膜的界面表征研究[D];电子科技大学;2010年

8 尚杰;铁电氧化物薄膜的制备及其激光感生电压效应[D];昆明理工大学;2010年

9 朱晓莉;充满型钨青铜铌酸盐陶瓷的结构、介电性能与铁电相变[D];浙江大学;2010年

10 赵旺;MOCVD法制备氧化锌发光器件及薄膜晶体管的研究[D];吉林大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 周书刚;真空阴极弧制备纳米复合Zr-C-N薄膜的研究[D];长春理工大学;2010年

2 赵缨慰;900nm~1100nm抗激光损伤高反射膜的研究[D];长春理工大学;2010年

3 姜雅丽;La_2Mo_3O_(12)薄膜的制备和光学性能的研究[D];郑州大学;2010年

4 程慧;正交相Y_2Mo_3O_(12)薄膜的制备及光吸收性能研究[D];郑州大学;2010年

5 孙亮;电弧离子镀内孔镀膜研究[D];大连理工大学;2010年

6 单海燕;ZnO薄膜的水溶液法制备及Li~+、柠檬酸钠对ZnO生长的影响[D];大连理工大学;2010年

7 张心怡;基于稳定固溶体合金团簇模型的无扩散阻挡层Cu-Ni-Mo三元薄膜[D];大连理工大学;2010年

8 王巍;环保型三价铬电镀实验研究[D];大连理工大学;2010年

9 侯建伟;电子型铁电体的介电调谐性的研究[D];湘潭大学;2010年

10 王芳;Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电纳米管的制备与表征[D];湘潭大学;2010年



本文编号:2274240

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2274240.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户360d5***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com