AlN压电薄膜及AlN/FeNi异质结的制备和性能研究
发布时间：2021-01-10 02:35
氮化铝（A1N）薄膜材料作为一种被广泛研究的Ⅲ-Ⅴ族化合物,因其具有良好的压电性、良好的热稳定性和较高的机电耦合系数等优点,使其在磁记录、传感技术和高频声波谐振器等微机电系统（MEMS）被广泛研究和应用。A1N压电薄膜对于制备工艺参数非常敏感,因此高质量的A1N压电薄膜的制备并没有成熟的标准工艺参数。我们尝试利用结合了磁控溅射和反应溅射优点的反应磁控溅射来实现室温下快速生长出高质量的A1N压电薄膜。利用反磁电耦合效应,高质量的A1N压电薄膜在电压的作用下产生形变可以调控磁性层的磁矩的取向,可实现对信息低功耗和非挥发的记录和存储。本文主要研究了高质量C轴择优取向A1N压电薄膜的制备和AlN/FeNi异质结的界面性质以及电场调控AlN/FeNi异质结的磁矩翻转,主要包括以下两点：首先在高真空下利用反应磁控溅射在corning玻璃上制备出C轴取向的A1N薄膜,随后利用自旋波共振技术研究了压电/铁磁AlN/FeNi和FeNi/AIN异质结的界面特性。当在样品面内加磁场时,共振波谱上除了观察到正常的铁磁共振吸收峰外,还观察到表面自旋波共振。在低温下观察到了高阶自旋波,而且当外加磁场转离样品的垂直...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１物质磁性的来源??
峰变弱的现象。??据此，下一步固定结晶性较好的瓣射功率２００?Ｗ，气体流量不变的条件下，??改变瓣射气压继续制备Ａ１Ｎ压电薄膜。薄膜的Ｘ射线衍射图谱如下图３．３?（ｂ）??所示。由图可Ｗ看出，当瓣射气压为０．６化时，样品呈现出较好的（００２）取向，??但依然有很弱的（１０３）衍射峰出现。当进一步提高漉射气压为０．８?Ｐａ和１．０?Ｐａ??时，（００２）衍射峰会变弱，半高宽变大，并且会伴随者许多其他杂峰的出现。??相对于０．４?Ｐａ时制备的样品，０．６化时样品表现出（００２）的择优取向，这是起??因于气压增大后离子的平均自由程减小也就是说合成的Ａ１Ｎ分子不再具有??非常高的能量足Ｗ破坏己沉积在衬底上的（００２）取向的Ａ１Ｎ薄膜，Ｘ射线衍射??图上就表现出更强的（００２）衍射峰，同时（１０３）峰变弱。继续増加繊射气压，??单位区域内粒子的数量会非常大，相互碰撞的概率增大，电离的氮离子和被其轰??击出的铅原子ｔＵ及二者相互结合的Ａ１Ｎ分子的能量都会降低，那么沉积在衬底??上时由于能量较低不能迁移到能量较低的区域
?Ａ?ｒｆｌ?ｒ??图４．１?ＭＯＫＥ测量的示意图??ＭＯＫＥ测量的样品示意图如图４．１所示，我们在制备异质结之前先在玻璃衬??底上瓣射５?ｎｍ的Ｃｕ作为下电极，然后在制备完成异质结后在ＦｅＮｉ上瓣射１０?ｎｍ??的金属电极Ｔａ作为上电极。ＸＲＤ的测量结果表明ＡＩＮ的择优取向依然是Ｃ轴??取向，而且制备的异质结依然具有四重磁各向异性。那么我们定义样品的下面为??正极后在Ａ１Ｎ的（００２）方向即垂直膜面方向施加不同的电压，Ａ１Ｎ压电层会在??电压的作用下产生形变，根据电磁调控的第Ｈ种方式－应力调控磁矩翻转，形变??的磁致伸缩薄膜ＦｅＮｉ会发生磁矩的翻转。图４．２为测量的ＭＯＫＥ磁滞回线。由??测量的结果可Ｗ看出，当电场为０Ｖ时，磯矩待在一个易轴方向，磁滞回线呈现??矩形的形状。电场为２．５?ＭＶ／ｃｍ时磁滞回线几乎没有任何的变化，然后加大电场，??磁滞回线还是呈现矩形的形状。随后施加负电压时可レッ看出回线的形状是一样??的。而且各个不同电压下测得的回线的矫顽力Ｈｅ随着电场的变化也是几乎没有??变化，如图４．３所示。??－４２－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流磁控溅射制备AlN薄膜的结构和表面粗糙度[J]. 邹文祥,赖珍荃,刘文兴. 光子学报. 2011(01)
[2]磁阻随机存取存储器（MRAM）的原理与研究进展[J]. 吴晓薇,郭子政. 信息记录材料. 2009(02)
[3]高密度磁记录介质的稳定性问题及研究进展[J]. 郭子政. 信息记录材料. 2009(01)
[4]多铁性磁电复合薄膜[J]. 何泓材,林元华,南策文. 科学通报. 2008(10)
[5]直流磁控反应溅射制备（002）择优取向AlN薄膜[J]. 王质武,刘文,杨清斗,卫静婷. 人工晶体学报. 2006(05)
[6]信息存储技术的现状及发展[J]. 张立. 信息记录材料. 2006(05)
[7]直流磁控反应溅射制备硅基AlN薄膜[J]. 于毅,赵宏锦,高占友,任天令,刘理天. 压电与声光. 2005(01)
[8]磁记录技术的新发展[J]. 孙维平. 信息记录材料. 2004(01)
本文编号：2967888
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１物质磁性的来源??
峰变弱的现象。??据此，下一步固定结晶性较好的瓣射功率２００?Ｗ，气体流量不变的条件下，??改变瓣射气压继续制备Ａ１Ｎ压电薄膜。薄膜的Ｘ射线衍射图谱如下图３．３?（ｂ）??所示。由图可Ｗ看出，当瓣射气压为０．６化时，样品呈现出较好的（００２）取向，??但依然有很弱的（１０３）衍射峰出现。当进一步提高漉射气压为０．８?Ｐａ和１．０?Ｐａ??时，（００２）衍射峰会变弱，半高宽变大，并且会伴随者许多其他杂峰的出现。??相对于０．４?Ｐａ时制备的样品，０．６化时样品表现出（００２）的择优取向，这是起??因于气压增大后离子的平均自由程减小也就是说合成的Ａ１Ｎ分子不再具有??非常高的能量足Ｗ破坏己沉积在衬底上的（００２）取向的Ａ１Ｎ薄膜，Ｘ射线衍射??图上就表现出更强的（００２）衍射峰，同时（１０３）峰变弱。继续増加繊射气压，??单位区域内粒子的数量会非常大，相互碰撞的概率增大，电离的氮离子和被其轰??击出的铅原子ｔＵ及二者相互结合的Ａ１Ｎ分子的能量都会降低，那么沉积在衬底??上时由于能量较低不能迁移到能量较低的区域
?Ａ?ｒｆｌ?ｒ??图４．１?ＭＯＫＥ测量的示意图??ＭＯＫＥ测量的样品示意图如图４．１所示，我们在制备异质结之前先在玻璃衬??底上瓣射５?ｎｍ的Ｃｕ作为下电极，然后在制备完成异质结后在ＦｅＮｉ上瓣射１０?ｎｍ??的金属电极Ｔａ作为上电极。ＸＲＤ的测量结果表明ＡＩＮ的择优取向依然是Ｃ轴??取向，而且制备的异质结依然具有四重磁各向异性。那么我们定义样品的下面为??正极后在Ａ１Ｎ的（００２）方向即垂直膜面方向施加不同的电压，Ａ１Ｎ压电层会在??电压的作用下产生形变，根据电磁调控的第Ｈ种方式－应力调控磁矩翻转，形变??的磁致伸缩薄膜ＦｅＮｉ会发生磁矩的翻转。图４．２为测量的ＭＯＫＥ磁滞回线。由??测量的结果可Ｗ看出，当电场为０Ｖ时，磯矩待在一个易轴方向，磁滞回线呈现??矩形的形状。电场为２．５?ＭＶ／ｃｍ时磁滞回线几乎没有任何的变化，然后加大电场，??磁滞回线还是呈现矩形的形状。随后施加负电压时可レッ看出回线的形状是一样??的。而且各个不同电压下测得的回线的矫顽力Ｈｅ随着电场的变化也是几乎没有??变化，如图４．３所示。??－４２－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流磁控溅射制备AlN薄膜的结构和表面粗糙度[J]. 邹文祥,赖珍荃,刘文兴. 光子学报. 2011(01)
[2]磁阻随机存取存储器（MRAM）的原理与研究进展[J]. 吴晓薇,郭子政. 信息记录材料. 2009(02)
[3]高密度磁记录介质的稳定性问题及研究进展[J]. 郭子政. 信息记录材料. 2009(01)
[4]多铁性磁电复合薄膜[J]. 何泓材,林元华,南策文. 科学通报. 2008(10)
[5]直流磁控反应溅射制备（002）择优取向AlN薄膜[J]. 王质武,刘文,杨清斗,卫静婷. 人工晶体学报. 2006(05)
[6]信息存储技术的现状及发展[J]. 张立. 信息记录材料. 2006(05)
[7]直流磁控反应溅射制备硅基AlN薄膜[J]. 于毅,赵宏锦,高占友,任天令,刘理天. 压电与声光. 2005(01)
[8]磁记录技术的新发展[J]. 孙维平. 信息记录材料. 2004(01)
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