磁性半金属CrO 2 的制备、掺杂及性能研究

发布时间：2022-12-05 23:16

　　CrO₂在费米面附近只有一种自旋取向的电子使其在自旋电子器件中有着广泛的应用前景。但CrO₂是热力学亚稳相,若想将其成功应用到器件中仍有很多难题需要攻克。本论文主要通过理论计算和实验相结合的方法来探究掺杂,空位和界面钉扎对CrO₂薄膜各项性能的影响,以便于其能够更好地应用到器件中。论文主要内容如下:1、经过多种不同N源的尝试,我们发现在氮气氛围下生长的薄膜其实是N掺杂的CrO₂薄膜。在氮气氛围下,薄膜的生长区间大幅度扩大（从20 K的制备区间扩大到了110 K）。N浓度可以通过调控制备温度或者输运气体中O₂和N₂的比例而发生改变。N掺杂会降低CrO₂的磁矩,并且随着N浓度的升高,磁矩显著下降,而各项异性能和居里温度却明显提高。2、在一定的温度区间内,当输运气体是N₂或者Ar时可以制备CrO₂单晶薄膜。薄膜的表面粗糙度和晶粒取向的优良可以通过调节输运气体和制备温度来实现,同时我们发现在N

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 自旋电子学
        1.1.1 巨磁电阻效应
        1.1.2 隧穿磁电阻
    1.2 半金属
    1.3 CrO_2的性质
        1.3.1 CrO_2的物理性质
        1.3.2 CrO_2的电子结构和磁性性质
    1.4 论文的选题背景和安排
第二章 薄膜的制备与表征方法以及理论计算
    2.1 化学气相沉积法的装置与原理
    2.2 样品的表征
        2.2.1 X射线衍射仪
        2.2.2 X射线光电子能谱
        2.2.3 原子力显微镜
        2.2.4 振动样品磁强计
第三章 N掺杂CrO_2薄膜的制备以及磁性研究
    3.1 引言
    3.2 N掺杂CrO_2薄膜的制备
    3.3 N掺杂CrO_2薄膜的测试和表征
        3.3.1 N掺杂CrO_2薄膜的物象表征
        3.3.2 N掺杂CrO_2薄膜的磁性分析
        3.3.3 N掺杂CrO_2薄膜的热稳定性研究
        3.3.4 N掺杂CrO_2薄膜的第一性原理计算
    3.4 本章小节
第四章 通过制备温度和输运气体调控CrO_2的性质
    4.1 引言
    4.2 薄膜的制备
    4.3 不同条件下制备的CrO_2薄膜的晶格结构和质量分析
        4.3.1 不同条件制备的CrO_2薄膜的XRD表征
        4.3.2 温度和输运气体调控薄膜的质量
    4.4 薄膜的磁性能
    4.5 薄膜的热稳定性
    4.6 本章小节
第五章 不同金红石结构基片对CrO_2薄膜的影响
    5.1 引言
    5.2 理论研究方法
    5.3 块状CrO_2、TiO_2、SnO_2和RuO_2的晶格常数和磁性能
    5.4 基片对CrO_2薄膜的电子结构影响
        5.4.1 TiO_2基片
        5.4.2 SnO_2基片
        5.4.3 RuO_2基片
    5.5 CrO_2薄膜的各项异性能与基片以及应力的关系
    5.6 本章小节
第六章 结论
致谢
参考文献
附录：攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3710554