多鐵異質結中電場對磁電輸運的影響
發(fā)布時間：2021-02-26 19:06
基于多鐵異質結及其磁電耦合效應的器件主要可應用于以下兩個領域:一方面是在微波領域,包括電場可調的傳感器、探測器、移相器等;另一方面是各種電子、自旋電子領域,包括能量捕獲、存儲器件、信號處理器、驅動器等。電場控制磁性的機制主要有三種:交換偏置效應的調制機制、界面電荷的調制機制、應變效應的調制機制。磁電耦合材料在微波和新型電子/自旋電子器件中有著重要應用前景。應變調控機制受到了人們的廣泛關注。本論文基于應變調控的電場調控機制探究電場對單層鐵磁器件/鐵電薄膜,以及磁性隧道結/壓電襯底的異質結的磁電輸運的影響,主要研究工作如下:1.NiFe鐵磁條帶/Bi3.15Nd0.85Ti2.99Mn0.01012（BNTM）鐵電薄膜異質結的制備及性能研究。在Pt（111）/Ti/Si02/Si（100）襯底上用溶膠凝膠法沉積質量較好的BNTM薄膜,用微納加工方法制備鐵磁NiFe條帶器件。通過給BNTM薄膜施加電場產(chǎn)生應變效應,來調制NiFe條帶器件磁電輸運性能。通過電場調制了器件的磁電阻,以及使得鐵磁共振譜發(fā)生了位移和形狀變化。施加電場調控異質結中的自旋軌道力矩,改變了自旋軌道力矩比值（τa:τb,類場...
【文章來源】：湘潭大學湖南省
【文章頁數(shù)】：76 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．２復合多鐵性磁電材料、單相多鐵性、磁電效應及理論的發(fā)展歷史１１２１??多鐵性異質結構將成為未來的研宄方向，吸引越來越多的研究者研宄
??圖１．２所示為復合多鐵性磁電材料、單相多鐵性、磁電效應及理論的發(fā)展歷??史［１２］。鐵電材料能夠提供了一個大的且可切換電場，能滿足低功耗的要求，以及??實現(xiàn)電場控制非易失性磁存儲等器件。鐵電材料因為其具有非易失性和讀取速度??快等特點，可以被用于鐵電隨機存儲器（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｒａｎｄｏｍ?ａｃｃｅｓｓ?ｍｅｍｏｒｙ，??ＦｅＲＡＭ）ｍ。鐵磁材料（Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ，ＦＭ）是一種具有自發(fā)磁極化、且磁極化的??大小和方向會隨著外加磁場的變化而發(fā)生改變，進而實現(xiàn)非易失信息存儲及開關??功能的一種材料。從應用的角度來看，鐵磁材料己被開發(fā)來實現(xiàn)各種電子、自旋??電子器件，包括能量捕獲、存儲器件、傳感器、信號處理器、驅動器等［｜３＿｜７］。??磁電效應＇單相多鐵怍發(fā)展歷史???ｒ——??ｒ－?????ＭＦ?Ｈ?Ｓｃｈｎｎｄ：?Ｒａｍｅｎｓｈ：????＿“１卜？?Ｍｕｌｔｉ－ｆｅｒｒｏｉｃｓ?ＢｉＦｅ０３?薄膜??Ｄｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉ?磷酸??Ｉｆ５?Ａｓｔｒｏｖ??預測：￣＾￣??Ｃｕｒｉｅ：磁?＂Ｍａｇｎｃｔｏ＞??電效砬的?ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ＂?池?＿??Ｉ?——?ｇ?
ＢｉＦｅ０３薄膜呈現(xiàn)出復雜且很好的疇特性。通過分析ＢｉＦｅＯ＾＾膜的壓電顯微??鏡圖像，可知鐵電疇結構為面內(nèi)（ＩＰ，Ｉｎ－ｐｌａｎｅ）和面外（ＯＯＰ，Ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ）的。從??圖１．３中可識別三種疇壁，比如７１°、１０９°和１８０°［２３］。目前，人們可以成功地在??ＢＦＯ薄膜生長過程中或之后來控制疇的結構，如圖［１．３?（ｃ）－１．３?（ｄ）］［２４］。控制ＢＦＯ??薄膜的鐵電疇產(chǎn)生己經(jīng)揭示出一些有趣的疇相關的理論，比如疇壁的高電導率以??及窄帶隙光伏電壓［２５］。??ＲＭｎ０３為六角錳氧化物，其中Ｒ為稀土元素，比如Ｙ、Ｔｂ等。其鐵電性不??太穩(wěn)定，主要源于復雜結構畸變。ＹＭｎ０３晶體空間群Ｐ６３ｃｍ是由被Ｙ３＋片分離??的Ｍｎ０５三角雙錐薄膜組成的一個層狀結構。通過第一性原理計算得到詳細的結??構分析，發(fā)現(xiàn)鐵電性源于雙錐結構的變形伴隨著釔離子垂直移位，而Ｍｎ離子保??持在氧錐結構的中心［２６］。因此，主要的電偶極矩來自于Ｙ－Ｏ鍵，而不是Ｙ－Ｍｎ??鍵。ＹＭｎ０３＆是一種Ａ型反鐵磁體，奈爾（ＮＳｅｌ）溫度為８０Ｋ遠低于鐵電臨界溫??度９１４?。這種典型的單相多鐵性材料具有相差這么大的臨界溫度
【參考文獻】：
期刊論文
[1]多鐵性材料研究進展及發(fā)展方向[J]. 南策文. 中國科學:技術科學. 2015(04)
[2]硅的反應離子刻蝕實驗研究[J]. 彭明發(fā),何小蝶,吳海華. 實驗科學與技術. 2015(01)
[3]現(xiàn)代透射電子顯微技術在多鐵材料研究中的應用[J]. 楊槐馨,李俊,張穎,馬超,李建奇. 物理. 2014(02)
[4]磁控濺射氧化釩薄膜的研究進展[J]. 夏國宏. 中國陶瓷. 2012(07)
博士論文
[1]釹錳共摻的鈦酸鉍鐵電薄膜的性能調控及其極化翻轉疲勞機理研究[D]. 張萬里.湘潭大學 2017
[2]多重鐵性復合薄膜的制備及磁—力—電耦合性能研究[D]. 唐振華.湘潭大學 2015
碩士論文
[1]基于離子束刻蝕技術的反臺面型MQCM研究[D]. 謝小川.西南交通大學 2016
[2]BNTM-LSMO多鐵性復合薄膜的制備及磁電性能研究[D]. 陳強寧.湘潭大學 2016
[3]BNT與BFO及其復合薄膜的制備與鐵電性能研究[D]. 王國陽.湘潭大學 2011
[4]電子束蒸發(fā)法制備摻雜氧化鋯薄膜[D]. 李鑫.電子科技大學 2006
本文編號：3053032
【文章來源】：湘潭大學湖南省
【文章頁數(shù)】：76 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．２復合多鐵性磁電材料、單相多鐵性、磁電效應及理論的發(fā)展歷史１１２１??多鐵性異質結構將成為未來的研宄方向，吸引越來越多的研究者研宄
??圖１．２所示為復合多鐵性磁電材料、單相多鐵性、磁電效應及理論的發(fā)展歷??史［１２］。鐵電材料能夠提供了一個大的且可切換電場，能滿足低功耗的要求，以及??實現(xiàn)電場控制非易失性磁存儲等器件。鐵電材料因為其具有非易失性和讀取速度??快等特點，可以被用于鐵電隨機存儲器（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｒａｎｄｏｍ?ａｃｃｅｓｓ?ｍｅｍｏｒｙ，??ＦｅＲＡＭ）ｍ。鐵磁材料（Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ，ＦＭ）是一種具有自發(fā)磁極化、且磁極化的??大小和方向會隨著外加磁場的變化而發(fā)生改變，進而實現(xiàn)非易失信息存儲及開關??功能的一種材料。從應用的角度來看，鐵磁材料己被開發(fā)來實現(xiàn)各種電子、自旋??電子器件，包括能量捕獲、存儲器件、傳感器、信號處理器、驅動器等［｜３＿｜７］。??磁電效應＇單相多鐵怍發(fā)展歷史???ｒ——??ｒ－?????ＭＦ?Ｈ?Ｓｃｈｎｎｄ：?Ｒａｍｅｎｓｈ：????＿“１卜？?Ｍｕｌｔｉ－ｆｅｒｒｏｉｃｓ?ＢｉＦｅ０３?薄膜??Ｄｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉ?磷酸??Ｉｆ５?Ａｓｔｒｏｖ??預測：￣＾￣??Ｃｕｒｉｅ：磁?＂Ｍａｇｎｃｔｏ＞??電效砬的?ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ＂?池?＿??Ｉ?——?ｇ?
ＢｉＦｅ０３薄膜呈現(xiàn)出復雜且很好的疇特性。通過分析ＢｉＦｅＯ＾＾膜的壓電顯微??鏡圖像，可知鐵電疇結構為面內(nèi)（ＩＰ，Ｉｎ－ｐｌａｎｅ）和面外（ＯＯＰ，Ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ）的。從??圖１．３中可識別三種疇壁，比如７１°、１０９°和１８０°［２３］。目前，人們可以成功地在??ＢＦＯ薄膜生長過程中或之后來控制疇的結構，如圖［１．３?（ｃ）－１．３?（ｄ）］［２４］。控制ＢＦＯ??薄膜的鐵電疇產(chǎn)生己經(jīng)揭示出一些有趣的疇相關的理論，比如疇壁的高電導率以??及窄帶隙光伏電壓［２５］。??ＲＭｎ０３為六角錳氧化物，其中Ｒ為稀土元素，比如Ｙ、Ｔｂ等。其鐵電性不??太穩(wěn)定，主要源于復雜結構畸變。ＹＭｎ０３晶體空間群Ｐ６３ｃｍ是由被Ｙ３＋片分離??的Ｍｎ０５三角雙錐薄膜組成的一個層狀結構。通過第一性原理計算得到詳細的結??構分析，發(fā)現(xiàn)鐵電性源于雙錐結構的變形伴隨著釔離子垂直移位，而Ｍｎ離子保??持在氧錐結構的中心［２６］。因此，主要的電偶極矩來自于Ｙ－Ｏ鍵，而不是Ｙ－Ｍｎ??鍵。ＹＭｎ０３＆是一種Ａ型反鐵磁體，奈爾（ＮＳｅｌ）溫度為８０Ｋ遠低于鐵電臨界溫??度９１４?。這種典型的單相多鐵性材料具有相差這么大的臨界溫度
【參考文獻】：
期刊論文
[1]多鐵性材料研究進展及發(fā)展方向[J]. 南策文. 中國科學:技術科學. 2015(04)
[2]硅的反應離子刻蝕實驗研究[J]. 彭明發(fā),何小蝶,吳海華. 實驗科學與技術. 2015(01)
[3]現(xiàn)代透射電子顯微技術在多鐵材料研究中的應用[J]. 楊槐馨,李俊,張穎,馬超,李建奇. 物理. 2014(02)
[4]磁控濺射氧化釩薄膜的研究進展[J]. 夏國宏. 中國陶瓷. 2012(07)
博士論文
[1]釹錳共摻的鈦酸鉍鐵電薄膜的性能調控及其極化翻轉疲勞機理研究[D]. 張萬里.湘潭大學 2017
[2]多重鐵性復合薄膜的制備及磁—力—電耦合性能研究[D]. 唐振華.湘潭大學 2015
碩士論文
[1]基于離子束刻蝕技術的反臺面型MQCM研究[D]. 謝小川.西南交通大學 2016
[2]BNTM-LSMO多鐵性復合薄膜的制備及磁電性能研究[D]. 陳強寧.湘潭大學 2016
[3]BNT與BFO及其復合薄膜的制備與鐵電性能研究[D]. 王國陽.湘潭大學 2011
[4]電子束蒸發(fā)法制備摻雜氧化鋯薄膜[D]. 李鑫.電子科技大學 2006
本文編號：3053032
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