亚铁磁/反铁磁氧化物薄膜的生长及其自旋输运研究

发布时间：2021-02-18 04:42

　　随着便携式电子设备的快速发展,人们对微电子器件集成化和小型化程度的需求不断提高,基于传统CMOS制程的摩尔定律即将接近极限,量子隧穿效应和高功耗的问题逐渐突显。近年来电子的自旋属性成为了克服这一瓶颈新的发展方向。在自旋电子学这一方兴未艾的学科中,有关自旋流的产生、探测、调控以及以磁绝缘体异质结构为代表的自旋电子器件的研究引发了学者强烈的兴趣。纯自旋流可以在铁磁性绝缘材料中产生,其借助电子的自旋角动量传递信息,由于没有净电荷的流动,极大地降低了器件的功耗。但是,在磁性/重金属异质结自旋电子器件所测得的电压信号中,通常包含由界面处磁邻近效应产生的反常霍尔电压分量,这给精确测量自旋霍尔电压带来困难,因此需要借助缓冲层材料解决磁邻近效应的影响。与铁磁性材料相比,反铁磁材料在能够传输自旋流的同时对外无净磁特性,是作为缓冲层的理想材料,且其自旋磁矩的进动频率更高,能够在5G领域甚至下一代太赫兹波频段范围内进行更快速的信息处理和通信。基于此,本文通过脉冲激光沉积工艺,分别生长制备出亚铁磁绝缘体材料钇铁石榴石（YIG）和反铁磁体材料氧化镍（NiO）,主要研究了铁离子价态对YIG薄膜磁特性的影响,并结合... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 钇铁石榴石薄膜与氧化镍薄膜在自旋方面的研究进展
        1.2.1 钇铁石榴石薄膜及其研究现状
        1.2.2 氧化镍薄膜及其研究现状
    1.3 自旋流输运与调控的研究进展
    1.4 本文的主要研究内容
第二章 铁磁共振及自旋霍尔效应的相关理论
    2.1 磁化动力学与铁磁共振（FMR）
        2.1.1 Landau-Lifshitz-Gilbert方程
        2.1.2 铁磁共振
    2.2 自旋泵浦效应
    2.3 自旋霍尔效应与逆自旋霍尔效应
    2.4 本章小节
第三章 YIG薄膜的制备及磁化动力学特性研究
    3.1 脉冲激光沉积制备YIG薄膜
    3.2 YIG薄膜的物相表征分析
        3.2.1 生长温度的影响
        3.2.2 氧气压强的影响
        3.2.3 退火条件的影响
    3.3 铁离子价态对YIG薄膜的磁性能的影响
        3.3.1 YIG薄膜的XPS测试
        3.3.2 YIG薄膜的VSM测试
        3.3.3 YIG薄膜的FMR测试
    3.4 YIG薄膜的磁光性能
    3.5 YIG的自旋波特性研究
    3.6 本章小节
第四章 YIG/NiO异质结薄膜的自旋输运性能研究
    4.1 脉冲激光沉积制备YIG/NiO异质结薄膜
        4.1.1 NiO薄膜的生长与表征分析
        4.1.2 YIG/NiO异质结薄膜的表面微观形貌
    4.2 YIG/NiO异质结薄膜的磁特性研究
        4.2.1 YIG/NiO异质结薄膜的VSM测试
        4.2.2 YIG/NiO异质结薄膜的FMR测试
    4.3 YIG/NiO/Pt异质结薄膜的逆自旋霍尔效应研究
        4.3.1 YIG/NiO/Pt异质结薄膜的制备及结构分析
        4.3.2 YIG/NiO/Pt异质结薄膜的自旋泵浦效应
        4.3.3 YIG/NiO/Pt异质结薄膜的逆自旋霍尔效应
    4.4 YIG/NiO/Pt异质结的自旋输运调控器件
    4.5 本章小节
第五章 总结与展望
致谢
参考文献
硕士学位期间所取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲激光沉积制备NiO（111）外延薄膜及其结构研究[J]. 贝力,朱俊,赵丹,郑润华,李言荣.  电子元件与材料. 2009(07)



本文编号：3039048