多铁异质结中电场对磁电输运的影响
发布时间：2021-02-26 19:06
基于多铁异质结及其磁电耦合效应的器件主要可应用于以下两个领域:一方面是在微波领域,包括电场可调的传感器、探测器、移相器等;另一方面是各种电子、自旋电子领域,包括能量捕获、存储器件、信号处理器、驱动器等。电场控制磁性的机制主要有三种:交换偏置效应的调制机制、界面电荷的调制机制、应变效应的调制机制。磁电耦合材料在微波和新型电子/自旋电子器件中有着重要应用前景。应变调控机制受到了人们的广泛关注。本论文基于应变调控的电场调控机制探究电场对单层铁磁器件/铁电薄膜,以及磁性隧道结/压电衬底的异质结的磁电输运的影响,主要研究工作如下:1.NiFe铁磁条带/Bi3.15Nd0.85Ti2.99Mn0.01012（BNTM）铁电薄膜异质结的制备及性能研究。在Pt（111）/Ti/Si02/Si（100）衬底上用溶胶凝胶法沉积质量较好的BNTM薄膜,用微纳加工方法制备铁磁NiFe条带器件。通过给BNTM薄膜施加电场产生应变效应,来调制NiFe条带器件磁电输运性能。通过电场调制了器件的磁电阻,以及使得铁磁共振谱发生了位移和形状变化。施加电场调控异质结中的自旋轨道力矩,改变了自旋轨道力矩比值（τa:τb,类场...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２复合多铁性磁电材料、单相多铁性、磁电效应及理论的发展历史１１２１??多铁性异质结构将成为未来的研宄方向，吸引越来越多的研究者研宄
??图１．２所示为复合多铁性磁电材料、单相多铁性、磁电效应及理论的发展历??史［１２］。铁电材料能够提供了一个大的且可切换电场，能满足低功耗的要求，以及??实现电场控制非易失性磁存储等器件。铁电材料因为其具有非易失性和读取速度??快等特点，可以被用于铁电随机存储器（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｒａｎｄｏｍ?ａｃｃｅｓｓ?ｍｅｍｏｒｙ，??ＦｅＲＡＭ）ｍ。铁磁材料（Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ，ＦＭ）是一种具有自发磁极化、且磁极化的??大小和方向会随着外加磁场的变化而发生改变，进而实现非易失信息存储及开关??功能的一种材料。从应用的角度来看，铁磁材料己被开发来实现各种电子、自旋??电子器件，包括能量捕获、存储器件、传感器、信号处理器、驱动器等［｜３＿｜７］。??磁电效应＇单相多铁怍发展历史???ｒ——??ｒ－?????ＭＦ?Ｈ?Ｓｃｈｎｎｄ：?Ｒａｍｅｎｓｈ：????＿“１卜？?Ｍｕｌｔｉ－ｆｅｒｒｏｉｃｓ?ＢｉＦｅ０３?薄膜??Ｄｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉ?磷酸??Ｉｆ５?Ａｓｔｒｏｖ??预测：￣＾￣??Ｃｕｒｉｅ：磁?＂Ｍａｇｎｃｔｏ＞??电效砬的?ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ＂?池?＿??Ｉ?——?ｇ?
ＢｉＦｅ０３薄膜呈现出复杂且很好的畴特性。通过分析ＢｉＦｅＯ＾＾膜的压电显微??镜图像，可知铁电畴结构为面内（ＩＰ，Ｉｎ－ｐｌａｎｅ）和面外（ＯＯＰ，Ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ）的。从??图１．３中可识别三种畴壁，比如７１°、１０９°和１８０°［２３］。目前，人们可以成功地在??ＢＦＯ薄膜生长过程中或之后来控制畴的结构，如图［１．３?（ｃ）－１．３?（ｄ）］［２４］。控制ＢＦＯ??薄膜的铁电畴产生己经揭示出一些有趣的畴相关的理论，比如畴壁的高电导率以??及窄带隙光伏电压［２５］。??ＲＭｎ０３为六角锰氧化物，其中Ｒ为稀土元素，比如Ｙ、Ｔｂ等。其铁电性不??太稳定，主要源于复杂结构畸变。ＹＭｎ０３晶体空间群Ｐ６３ｃｍ是由被Ｙ３＋片分离??的Ｍｎ０５三角双锥薄膜组成的一个层状结构。通过第一性原理计算得到详细的结??构分析，发现铁电性源于双锥结构的变形伴随着钇离子垂直移位，而Ｍｎ离子保??持在氧锥结构的中心［２６］。因此，主要的电偶极矩来自于Ｙ－Ｏ键，而不是Ｙ－Ｍｎ??键。ＹＭｎ０３＆是一种Ａ型反铁磁体，奈尔（ＮＳｅｌ）温度为８０Ｋ远低于铁电临界温??度９１４?。这种典型的单相多铁性材料具有相差这么大的临界温度
【参考文献】：
期刊论文
[1]多铁性材料研究进展及发展方向[J]. 南策文. 中国科学:技术科学. 2015(04)
[2]硅的反应离子刻蚀实验研究[J]. 彭明发,何小蝶,吴海华. 实验科学与技术. 2015(01)
[3]现代透射电子显微技术在多铁材料研究中的应用[J]. 杨槐馨,李俊,张颖,马超,李建奇. 物理. 2014(02)
[4]磁控溅射氧化钒薄膜的研究进展[J]. 夏国宏. 中国陶瓷. 2012(07)
博士论文
[1]钕锰共掺的钛酸铋铁电薄膜的性能调控及其极化翻转疲劳机理研究[D]. 张万里.湘潭大学 2017
[2]多重铁性复合薄膜的制备及磁—力—电耦合性能研究[D]. 唐振华.湘潭大学 2015
硕士论文
[1]基于离子束刻蚀技术的反台面型MQCM研究[D]. 谢小川.西南交通大学 2016
[2]BNTM-LSMO多铁性复合薄膜的制备及磁电性能研究[D]. 陈强宁.湘潭大学 2016
[3]BNT与BFO及其复合薄膜的制备与铁电性能研究[D]. 王国阳.湘潭大学 2011
[4]电子束蒸发法制备掺杂氧化锆薄膜[D]. 李鑫.电子科技大学 2006
本文编号：3053032
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２复合多铁性磁电材料、单相多铁性、磁电效应及理论的发展历史１１２１??多铁性异质结构将成为未来的研宄方向，吸引越来越多的研究者研宄
??图１．２所示为复合多铁性磁电材料、单相多铁性、磁电效应及理论的发展历??史［１２］。铁电材料能够提供了一个大的且可切换电场，能满足低功耗的要求，以及??实现电场控制非易失性磁存储等器件。铁电材料因为其具有非易失性和读取速度??快等特点，可以被用于铁电随机存储器（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｒａｎｄｏｍ?ａｃｃｅｓｓ?ｍｅｍｏｒｙ，??ＦｅＲＡＭ）ｍ。铁磁材料（Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ，ＦＭ）是一种具有自发磁极化、且磁极化的??大小和方向会随着外加磁场的变化而发生改变，进而实现非易失信息存储及开关??功能的一种材料。从应用的角度来看，铁磁材料己被开发来实现各种电子、自旋??电子器件，包括能量捕获、存储器件、传感器、信号处理器、驱动器等［｜３＿｜７］。??磁电效应＇单相多铁怍发展历史???ｒ——??ｒ－?????ＭＦ?Ｈ?Ｓｃｈｎｎｄ：?Ｒａｍｅｎｓｈ：????＿“１卜？?Ｍｕｌｔｉ－ｆｅｒｒｏｉｃｓ?ＢｉＦｅ０３?薄膜??Ｄｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉ?磷酸??Ｉｆ５?Ａｓｔｒｏｖ??预测：￣＾￣??Ｃｕｒｉｅ：磁?＂Ｍａｇｎｃｔｏ＞??电效砬的?ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ＂?池?＿??Ｉ?——?ｇ?
ＢｉＦｅ０３薄膜呈现出复杂且很好的畴特性。通过分析ＢｉＦｅＯ＾＾膜的压电显微??镜图像，可知铁电畴结构为面内（ＩＰ，Ｉｎ－ｐｌａｎｅ）和面外（ＯＯＰ，Ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ）的。从??图１．３中可识别三种畴壁，比如７１°、１０９°和１８０°［２３］。目前，人们可以成功地在??ＢＦＯ薄膜生长过程中或之后来控制畴的结构，如图［１．３?（ｃ）－１．３?（ｄ）］［２４］。控制ＢＦＯ??薄膜的铁电畴产生己经揭示出一些有趣的畴相关的理论，比如畴壁的高电导率以??及窄带隙光伏电压［２５］。??ＲＭｎ０３为六角锰氧化物，其中Ｒ为稀土元素，比如Ｙ、Ｔｂ等。其铁电性不??太稳定，主要源于复杂结构畸变。ＹＭｎ０３晶体空间群Ｐ６３ｃｍ是由被Ｙ３＋片分离??的Ｍｎ０５三角双锥薄膜组成的一个层状结构。通过第一性原理计算得到详细的结??构分析，发现铁电性源于双锥结构的变形伴随着钇离子垂直移位，而Ｍｎ离子保??持在氧锥结构的中心［２６］。因此，主要的电偶极矩来自于Ｙ－Ｏ键，而不是Ｙ－Ｍｎ??键。ＹＭｎ０３＆是一种Ａ型反铁磁体，奈尔（ＮＳｅｌ）温度为８０Ｋ远低于铁电临界温??度９１４?。这种典型的单相多铁性材料具有相差这么大的临界温度
【参考文献】：
期刊论文
[1]多铁性材料研究进展及发展方向[J]. 南策文. 中国科学:技术科学. 2015(04)
[2]硅的反应离子刻蚀实验研究[J]. 彭明发,何小蝶,吴海华. 实验科学与技术. 2015(01)
[3]现代透射电子显微技术在多铁材料研究中的应用[J]. 杨槐馨,李俊,张颖,马超,李建奇. 物理. 2014(02)
[4]磁控溅射氧化钒薄膜的研究进展[J]. 夏国宏. 中国陶瓷. 2012(07)
博士论文
[1]钕锰共掺的钛酸铋铁电薄膜的性能调控及其极化翻转疲劳机理研究[D]. 张万里.湘潭大学 2017
[2]多重铁性复合薄膜的制备及磁—力—电耦合性能研究[D]. 唐振华.湘潭大学 2015
硕士论文
[1]基于离子束刻蚀技术的反台面型MQCM研究[D]. 谢小川.西南交通大学 2016
[2]BNTM-LSMO多铁性复合薄膜的制备及磁电性能研究[D]. 陈强宁.湘潭大学 2016
[3]BNT与BFO及其复合薄膜的制备与铁电性能研究[D]. 王国阳.湘潭大学 2011
[4]电子束蒸发法制备掺杂氧化锆薄膜[D]. 李鑫.电子科技大学 2006
本文编号：3053032
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