电场对有序多孔金属氧化物磁性的调控
发布时间：2023-12-10 10:11
室温下非磁场驱动磁化矢量反转的金属氧化物半导体材料在新的数据存储和自旋电子器件方面有着重要的应用背景,有望同时利用电子的电荷属性和自旋属性。但从目前的研究结果来看,这些金属氧化物半导体材料中所具有的室温铁磁性都非常微弱,其饱和磁化强度通常每立方厘米只有几个emu,且其中的物理机制尚不清楚,因而电场调控磁矩转变行为的研究并未广泛引起科研人员的注意,从而限制了对该类材料的深入研究及实际应用。为此,探寻具有明显阻变特性及大的室温铁磁性的多功能材料,并科学阐述其中的物理机制是突破上述障碍的关键,而其中的首要问题是寻找具有大的室温铁磁性的宽禁带金属氧化物介质材料。因此,本文采用电化学和反应磁控溅射方法制备了有序多孔金属氧化物薄膜,期待能够解决上述问题。论文的研究内容主要包括三部分:首先采用磁控溅射和电化学的方法制备具有大室温铁磁性的有序多孔金属氧化物薄膜;其次对有序多孔金属氧化物薄膜的阻变特性进行分析;最后研究外加电场对有序多孔金属氧化物薄膜铁磁性的调控行为。课题的开展将为研制新的多功能数据存储(同时满足阻变存储和磁性存储)提供理论与实验依据。研究结果如下:(1)以阳极氧化铝(PAA)为基底,利...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 稀磁半导体概述
1.1.1 稀磁半导体基本概念
1.1.2 传统稀磁半导体的发展历程
1.1.3 新型d0铁磁性材料的发展历程
1.1.4 有序多孔金属氧化物
1.2 铁磁性起源的理论模型
1.2.1 直接交换作用
1.2.2 间接交换作用
1.2.3 双交换作用
1.2.4 RKKY相互作用
1.2.5 束缚磁极化子(BMP)模型
1.3 电场对磁性的调控研究
1.3.1 阻变存储器(RRAM)概述
1.3.2 阻变存储器的阻变机制模型简介
1.3.3 RRAM中电场调控磁性的研究现状
1.4 本论文的选题依据及意义
2 制备方法与表征技术
2.1 PAA模板的制备
2.2 磁控溅射沉积技术
2.3 薄膜样品表征方法
2.3.1 X射线衍射仪
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.3 扫描探针显微镜(SPM)
2.3.4 物理性能测试系统(PPMS)
2.3.5 电流-电压(I-V)测试仪
2.3.6 光致发光光谱(PL)
3 Ag/HfO2/PAA/Al器件中电阻转变与电场对磁性的调控
3.1 引言内容
3.2 多孔HfO2薄膜的制备
3.2.1 不同氩氧比条件下制备HfO2薄膜
3.2.2 不同溅射时间条件下制备HfO2薄膜
3.3 HfO2薄膜结构和形貌的表征
3.4 多孔HfO2薄膜铁磁性的表征及磁性本质的研究
3.5 Ag/HfO2/PAA/Al器件的阻变行为及阻变效应机制的研究
3.6 基于阻变效应,电场对HfO2/PAA(HP)复合薄膜磁性的调控
3.7 本章小节
4 Ag/MgO/PAA/Al器件中电阻转变与电场对磁性的调控
4.1 引言
4.2 多孔MgO薄膜的制备
4.2.1 不同压强下制备MgO薄膜
4.2.2 不同溅射时间下制备MgO薄膜
4.3 多孔MgO薄膜结构和形貌的表征
4.4 多孔MgO薄膜铁磁性的表征及磁性本质的研究
4.5 Ag/MgO/PAA/Al器件的阻变行为及阻变效应机制的研究
4.6 基于阻变效应,电场对MgO/PAA(MP)复合薄膜磁性的调控
4.7 本章小节
5 Ag/SnO2/PAA/Al器件中电阻转变与电场对磁性的调控
5.1 引言
5.2 多孔SnO2薄膜的制备
5.2.1 不同氩氧比条件下制备SnO2薄膜
5.2.2 不同溅射时间下制备SnO2薄膜
5.3 SnO2薄膜形貌的表征
5.4 多孔SnO2薄膜铁磁性的表征及磁性本质的研究
5.5 Ag/SnO2/PAA/Al器件的阻变行为及阻变效应机制的研究
5.6 基于阻变效应,电场对SnO2/PAA(SP)复合薄膜磁性的调控
5.7 本章小节
6 总结
6.1 结论
6.2 工作创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间取得的科研成果
本文编号：3872305
【文章页数】：104 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 稀磁半导体概述
1.1.1 稀磁半导体基本概念
1.1.2 传统稀磁半导体的发展历程
1.1.3 新型d0铁磁性材料的发展历程
1.1.4 有序多孔金属氧化物
1.2 铁磁性起源的理论模型
1.2.1 直接交换作用
1.2.2 间接交换作用
1.2.3 双交换作用
1.2.4 RKKY相互作用
1.2.5 束缚磁极化子(BMP)模型
1.3 电场对磁性的调控研究
1.3.1 阻变存储器(RRAM)概述
1.3.2 阻变存储器的阻变机制模型简介
1.3.3 RRAM中电场调控磁性的研究现状
1.4 本论文的选题依据及意义
2 制备方法与表征技术
2.1 PAA模板的制备
2.2 磁控溅射沉积技术
2.3 薄膜样品表征方法
2.3.1 X射线衍射仪
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.3 扫描探针显微镜(SPM)
2.3.4 物理性能测试系统(PPMS)
2.3.5 电流-电压(I-V)测试仪
2.3.6 光致发光光谱(PL)
3 Ag/HfO2/PAA/Al器件中电阻转变与电场对磁性的调控
3.1 引言内容
3.2 多孔HfO2薄膜的制备
3.2.1 不同氩氧比条件下制备HfO2薄膜
3.2.2 不同溅射时间条件下制备HfO2薄膜
3.3 HfO2薄膜结构和形貌的表征
3.4 多孔HfO2薄膜铁磁性的表征及磁性本质的研究
3.5 Ag/HfO2/PAA/Al器件的阻变行为及阻变效应机制的研究
3.6 基于阻变效应,电场对HfO2/PAA(HP)复合薄膜磁性的调控
3.7 本章小节
4 Ag/MgO/PAA/Al器件中电阻转变与电场对磁性的调控
4.1 引言
4.2 多孔MgO薄膜的制备
4.2.1 不同压强下制备MgO薄膜
4.2.2 不同溅射时间下制备MgO薄膜
4.3 多孔MgO薄膜结构和形貌的表征
4.4 多孔MgO薄膜铁磁性的表征及磁性本质的研究
4.5 Ag/MgO/PAA/Al器件的阻变行为及阻变效应机制的研究
4.6 基于阻变效应,电场对MgO/PAA(MP)复合薄膜磁性的调控
4.7 本章小节
5 Ag/SnO2/PAA/Al器件中电阻转变与电场对磁性的调控
5.1 引言
5.2 多孔SnO2薄膜的制备
5.2.1 不同氩氧比条件下制备SnO2薄膜
5.2.2 不同溅射时间下制备SnO2薄膜
5.3 SnO2薄膜形貌的表征
5.4 多孔SnO2薄膜铁磁性的表征及磁性本质的研究
5.5 Ag/SnO2/PAA/Al器件的阻变行为及阻变效应机制的研究
5.6 基于阻变效应,电场对SnO2/PAA(SP)复合薄膜磁性的调控
5.7 本章小节
6 总结
6.1 结论
6.2 工作创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间取得的科研成果
本文编号：3872305
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3872305.html