检索结果-南通市图书馆

多铁性铁磁/PMN-PT异质结的逆磁电响应机制及隧道磁电阻效应的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

多铁性铁磁/PMN-PT异质结的逆磁电响应机制及隧道磁电阻效应的研究

作者：徐航吉林师范大学

学位级别：硕士

随着大数据时代的来临,信息存储已经成为人们关注的焦点,其中,以磁性隧道结(MTJ)为主体的非易失性随机存储技术扮演着极为重要的角色。因此,以磁性随机存储器件(MRAM)为目标器件的MTJ单元研究成为自旋电子学的研究热点。传统的以电流或... 详细信息

随着大数据时代的来临,信息存储已经成为人们关注的焦点,其中,以磁性隧道结(MTJ)为主体的非易失性随机存储技术扮演着极为重要的角色。因此,以磁性随机存储器件(MRAM)为目标器件的MTJ单元研究成为自旋电子学的研究热点。传统的以电流或磁场来写入和读取信息已经不能满足信息革命对电子器件的小型化、电路芯片的大容量或存储信息的高密度化需求,因而寻求新的信息写入机制成为开发新型多功能自旋电子元器件的关键挑战之一。多铁性复合材料可以通过低功耗的电压脉冲而非电流来调控磁化方向,特别是铁磁/压电人工多铁异质结的构建能通过有效的机械应变传递来实现强磁电耦合效应,如果将压电效应引入到MTJ的设计中,实现电场或极化电荷对隧道磁电阻(TMR)效应的调控,探索丰富且复杂的晶格、自旋、电荷及轨道等自由度之间交互耦合的物理问题,不仅具有十分重要的理论价值,无疑是对MRAM应用的极大促进。本论文利用脉冲激光沉积(PLD)法在取向为(100)的Pb(MgNb)O-PbTiO(PMN-PT)单晶衬底上外延生长了LaSrMnO(LSMO)薄膜。首先,研究了不同外加直流或交流电压下LSMO/PMN-PT异质结磁化强度的变化,并探究了其调制机理。其次,研究了不同外加直流电压下异质结铁磁共振场的变化,在200 V电压下压电应变调制铁磁共振场位移达到170 Oe。最后,在10 K温度下,通过对PMN-PT(100)单晶基底施加垂直膜面的偏压,实现了电场调控TMR效应,在10 kV/cm偏压下观察到了超过了-8%的TMR,这与LSMO构建的MTJ中的最佳记录相似。首次提出了在PMN-PT为衬底的单一LSMO层中观察到类似的TMR效应,且揭示了复杂结构带来的自旋相关输运。接着,本文又利用磁控溅射法在取向为(110)的PMN-PT单晶衬底上外延生长了Ni薄膜。不仅研究了不同外加直流或交流电压下Ni/PMN-PT异质结磁化强度的变化及其调制机理,还研究了不同外加直流电压下异质结铁磁共振场的变化,发现在200 V电压下压电应变调制铁磁共振场的变化显著,位移达到了600 Oe。以上结果对于探索复合异质结的自旋调控方式有一定的借鉴价值,也为多铁异质结在自旋电子学器件中的应用积累了实验基础。

关键词：多铁性异质结磁电耦合效应隧道磁电阻效应

电场驱动磁翻转--面向未来的低耗能磁电信息器件

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

物理 2023年第2期52卷 99-107页

作者：张兴晨田国高兴森华南师范大学先进材料研究所广东省量子调控工程与材料重点实验室广州510006

利用磁电耦合实现电场驱动磁翻转是多铁性材料领域的重要方向,有望用于大幅降低自旋电子学器件的能耗,并为解决日益增长的数据处理用电问题提供一种新方案。在过去几年,纯电控磁研究经历了曲折历程,取得一系列重要突破,包括纳米复合异... 详细信息

利用磁电耦合实现电场驱动磁翻转是多铁性材料领域的重要方向,有望用于大幅降低自旋电子学器件的能耗,并为解决日益增长的数据处理用电问题提供一种新方案。在过去几年,纯电控磁研究经历了曲折历程,取得一系列重要突破,包括纳米复合异质结构筑、应变耦合驱动电控180°磁翻转、界面磁交换耦合实现低电压驱动180°磁翻转,以及电场调控斯格明子磁性拓扑态等,为进一步开发超低能耗磁电存储或逻辑器件奠定了基础。文章聚焦于面向磁电信息器件的纯电场调控磁翻转,并简要回顾近十年来这一分支领域的发展历程和重要进展,梳理该领域目前所面临的问题并展望未来研究方向。

关键词：多铁性异质结磁电耦合电场驱动磁翻转磁电存储器

BiFeO3基薄膜和NiO-Ni/PIN-PMN-PT异质结的磁电性能研究

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

BiFeO3基薄膜和NiO-Ni/PIN-PMN-PT异质结的磁电性能研究

作者：闫明园上海师范大学

学位级别：硕士

随着社会信息技术的高速发展,电子元器件已日益迈向高速度、高密度、多功能和智能化的发展目标,但由于传统的铁电、铁磁、压电等材料功能单一,已逐渐不能达到人们对多功能器件的应用需求,因此,开发和设计新型的多功能材料及器件具有重... 详细信息

随着社会信息技术的高速发展,电子元器件已日益迈向高速度、高密度、多功能和智能化的发展目标,但由于传统的铁电、铁磁、压电等材料功能单一,已逐渐不能达到人们对多功能器件的应用需求,因此,开发和设计新型的多功能材料及器件具有重要的研究价值和应用前景。作为一类新型的多功能材料,多铁性材料同时具有铁电性、铁磁性或铁弹性,能实现多种序参量的相互耦合,可以满足现代信息工业对器件低功耗、微型化、集成化和多功能化等需求。多铁性材料又分为单相多铁性材料和复合多铁性材料,单相多铁性材料在制备上更为简单,但通常磁电耦合性能较弱,而复合多铁材料性材料具有设计上的灵活性和较强的磁电耦合性能等特点,这两类材料的存在也为开发和优化多铁性材料的性能提供了多种可能。基于上述研究背景,为了开发和探索新型的多功能材料与器件,我们利用脉冲激光沉积技术在7 wt%Nb掺杂的Sr Ti O(001)(NSTO)单晶衬底上生长0.55Bi FeGaMnO-0.45Ba Ti O(BFGMO-BTO)多铁性薄膜,以及在具有优异压电和铁电性能的0.31Pb(InNb)O-0.35Pb(MgNb)O-0.34Pb Ti O(PIN-PMN-PT)单晶衬底上生长了Ni O-Ni复合薄膜,构建了Ni O-Ni/PIN-PMN-PT(111)多铁异质结。主要工作包括以下两方面:(1)利用脉冲激光沉积技术在NSTO单晶衬底上制备了BFGMO-BTO薄膜,通过优化制备工艺参数:沉积温度(660-720 ℃)、沉积氧压(5-25 Pa)和沉积时间(35-140 min),最终在沉积时间为140 min、沉积氧压为20 Pa、沉积温度为660℃时,制备出了单相异质外延的BFGMO-BTO多铁性薄膜。X射线衍射图谱和选区电子衍射结果表明,在沉积氧压为5 Pa时,制备的薄膜为BFGMO相和BTO相,此时薄膜呈两相异质外延状态;当压强增加到20 Pa时,此时制备的薄膜为单相外延状态,并且具有最佳的结晶质量。随着薄膜厚度增加,需要更大的电压使薄膜极化发生翻转。另外,在不同氧压下制备的BFGMO-BTO薄膜均具有铁磁性,这是由于元素掺杂使得Fe-O-Fe的键角和键长发生变化,从而增强了薄膜的铁磁性。(2)利用脉冲激光沉积技术在PIN-PMN-PT(111)铁电单晶衬底上制备出异质外延的Ni O-Ni复合薄膜。在高真空沉积过程中,由于氧空位的存在使得复合薄膜呈现n型导电行为。通过施加外电场诱导PIN-PMN-PT衬底极化翻转,薄膜的室温电阻随电场的变化曲线(R-E)呈方形,结合正负极化态下的原位XRD结果,发现铁电场效应在Ni O-Ni/PIN-PMN-PT多铁性异质结中起主要调控作用。室温下薄膜的相对电阻变化(ΔR/R)高达470%,并且实现了对Ni O-Ni复合薄膜高、低电阻态的稳定、可逆、非易失性调控。此外,由于氧空位的存在会使部分Ni还原成铁磁性的Ni金属,使得Ni O-Ni复合薄膜在室温下具有铁磁性。利用铁电场效应,我们在低温下实现了对Ni O-Ni复合薄膜铁磁性的显著调控,这主要归因于在低温下正负极化态之间较大的载流子浓度差值,以及当极化态从负到正时,铁电场效应会使得薄膜中产生更多的电子载流子,可将更多的Ni离子转化为金属Ni,导致薄膜的磁性增强。

关键词：多铁性材料 BiFeO3 PIN-PMN-PT单晶多铁性异质结铁电场效应磁电耦合效应

铁磁/铁电异质结薄膜的制备与磁电耦合机理研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

铁磁/铁电异质结薄膜的制备与磁电耦合机理研究

作者：赵雪吉林师范大学

学位级别：硕士

多铁性材料同时具有铁磁性、铁电性、铁弹性和铁涡旋性中的两种或两种以上性质,可实现利用外加电场直接调控磁性材料中的磁矩方向发生转动进而调控磁学性能。其中,多铁性异质结具有低功耗、微型化、多功能化及高灵敏度等特点被研究者广... 详细信息

多铁性材料同时具有铁磁性、铁电性、铁弹性和铁涡旋性中的两种或两种以上性质,可实现利用外加电场直接调控磁性材料中的磁矩方向发生转动进而调控磁学性能。其中,多铁性异质结具有低功耗、微型化、多功能化及高灵敏度等特点被研究者广泛关注。本文以FeO/Pb(MgNb)O-PbTiO(PMN-PT)和NiFe/PMN-PT为研究对象,探究外电场作用下多铁性异质结的静态及动态磁化状态的变化规律,阐明铁电层与铁磁层界面磁电耦合效应的作用机制。采用脉冲激光沉积技术在PMN-PT(001)单晶衬底上沉积厚度约为125 nm的FeO薄膜,通过优化生长温度、沉积氧压、激光频率及激光能量等参数制备表面光滑均一且致密的FeO/PMN-PT(001)多铁性异质结。利用超导量子干涉仪磁强计(SQUID)和电子顺磁共振波谱仪(EPR)分析FeO/PMN-PT(001)多铁性异质结磁性的温度依赖关系及角度依赖关系,通过磁光克尔测试系统(MOKE)观察外加电场下FeO/PMN-PT(001)多铁性异质结的静态及动态磁化状态的变化规律。在Verwey转变温度(T=120 K)点,矫顽场(H)和剩磁比(M/M)均达到最大值,分别为358 Oe和95%,并出现体自旋波共振模式,发生共振模式转变的临界角为82°。选用具有不同的横向压电系数d=-1750 pC/N(沿[100]方向)和d=900 pC/N(沿[011]向)的PMN-PT(011)单晶作为衬底,沉积FeO薄膜构建FeO/PMN-PT(011)多铁性异质结,通过MOKE和EPR探究其在电场作用下磁性能的变化,并研究多铁性异质结中逆磁电效应的作用机制。结果表明,极化后FeO薄膜的面外晶格常数增大0.08%,FeO/PMN-PT(011)的H从368 Oe降至113 Oe,M/M变化量为30%,H的位移高达-483 Oe。此外,在电场和磁场的协同作用下H从251 Oe骤变至9681 Oe。采用超高真空磁控溅射设备制备NiFe/PMN-PT多铁性异质结。通过SEM、AFM观察异质结的表面及横截面的微观相貌,利用SQUID和EPR分析其磁学性能。通过MOKE和EPR探究其在电场作用下磁性的动态及静态变化过程,揭示逆磁电效应的作用机制。结果表明,在PMN-PT单晶衬底的矫顽电场值附近,磁滞回线的变化明显,;而远离矫顽电场时磁滞回线几乎不变化。

关键词：多铁性异质结磁电效应应力/应变机制脉冲激光沉积磁控溅射