重金属/磁绝缘体异质结薄膜及反常霍尔器件基础研究

发布时间：2024-03-23 12:52

　　随着电子信息技术的飞速发展,器件尺寸进一步减小,自旋电子学器件的研究受到广泛的关注,其中以钇铁石榴石(YIG)为代表的重金属/磁绝缘体异质结结构的自旋电子学器件成为研究的热点。但YIG薄膜的易磁化轴趋向于平行于膜面,相较于面外各向异性的石榴石薄膜,其驱动磁化翻转所需的电流密度仍然较大,并且为便于自旋的驱动与测试,石榴石薄膜的厚度越小越好。因此制备面外各向异性的石榴石薄膜有利于未来器件小型化、低损耗、高存储密度、高传输速率的发展,而反常霍尔效应是研究面外各向异性薄膜的有力工具。本文针对超薄的面外各向异性的石榴石薄膜,在已有理论的基础上,对石榴石薄膜的磁各向异性进行了理论分析,通过液相外延工艺制备了一种新型的石榴石薄膜,并进行了反常霍尔效应的研究。首先,从石榴石薄膜的磁各向异性出发,从能量角度分析了薄膜的磁各向异性来源,为以后液相外延制备面外各向异性石榴石薄膜提供了理论依据。对于液相外延的石榴石薄膜多利用掺入其它离子以提高薄膜的生长感生各向异性或通过调节应力感生各向异性来克服薄膜的形状各向异性,从而使薄膜的易磁化轴垂直于膜面。其次,通过射频磁控溅射工艺生长了具有面外各向异性的(TmBi)<...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 石榴石晶体薄膜在自旋方面的研究进展
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 石榴石薄膜磁各向异性的相关理论
    2.1 磁各向异性能
        2.1.1 交换能密度EX

        2.1.2 形状各向异性能密度E_D

        2.1.3 磁场能密度E_H

        2.1.4 磁晶各向异性能密度E_a

        2.1.5 应力感生各向异性能密度E_u
λ

        2.1.6 生长感生各向异性能密度E_u
g

    2.2 铁磁共振
    2.3 本章小结
第三章 面外各向异性石榴石薄膜制备及性能表征
    3.1 射频磁控溅射制备(TmBi)3(FeGa)5O12 薄膜
        3.1.1 靶材制备
        3.1.2 薄膜制备
        3.1.3 性能分析
    3.2 液相外延制备(YBiLuCa)3(FeGe)5O12 石榴石薄膜
        3.2.1 液相外延简介
        3.2.2 理论分析
        3.2.3 薄膜制备
        3.2.4 性能分析
    3.3 本章小结
第四章 重金属/异质结及反常霍尔效应
    4.1 反常霍尔效应的机制
    4.2 反常霍尔效应测试
    4.3 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
硕士期间取得的研究成果



本文编号：3935944