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物理学报 2024年第11期73卷 305-312页

作者：赵珂楠李晟芦增星劳斌郑轩李润伟汪志明中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院磁性材料与器件重点实验室宁波315201

过渡金属氧化物SrRuO_(3)薄膜因具有较大且可调的电荷流-自旋流互转换效率而成为自旋轨道力矩(SOT)器件中备受关注的自旋源材料.然而,目前对SOT效率的调控主要集中在衬底外延应力调节.本文研究了晶体取向对SrRuO_(3)薄膜SOT性能的调控作... 详细信息

过渡金属氧化物SrRuO_(3)薄膜因具有较大且可调的电荷流-自旋流互转换效率而成为自旋轨道力矩(SOT)器件中备受关注的自旋源材料.然而,目前对SOT效率的调控主要集中在衬底外延应力调节.本文研究了晶体取向对SrRuO_(3)薄膜SOT性能的调控作用.制备了(111)取向SrRuO_(3)/CoPt异质结构,发现其SOT效率高达0.39,自旋霍尔电导达2.19×10^(5)■/(2e)Ω^(–1)·m^(–1),分别较(001)取向提高了86%和369%.此外,在SrRuO_(3)(111)器件中实现了低至2.4×10^(10)A/m^(2)临界电流密度下的电流驱动的垂直磁化翻转,较(001)晶向降低了37%.这些结果表明,晶体取向是显著提升SrRuO_(3)基SOT器件综合性能的有效途径,为发展高效自旋电子器件提供了新思路.

关键词：过渡金属氧化物电荷-自旋互转换自旋-轨道力矩晶向调控

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ZnO/Cu2O异质结光探测器自驱动光响应特性及其应用

ZnO/Cu2O异质结光探测器自驱动光响应特性及其应用

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作者：卜一辰天津理工大学

学位级别：硕士

光探测器将光信号转换为电信号,在军事、医疗和生活的各个领域有广泛用途。为了满足未来互联网的发展需求,迎接人工智能时代的到来,以光为信息传输介质,光探测器为信号接收终端,实现信息高速传输的技术受到人们的广泛关注,对光探测器件... 详细信息

光探测器将光信号转换为电信号,在军事、医疗和生活的各个领域有广泛用途。为了满足未来互联网的发展需求,迎接人工智能时代的到来,以光为信息传输介质,光探测器为信号接收终端,实现信息高速传输的技术受到人们的广泛关注,对光探测器件的性能及功能提出了更高的要求。制备高灵敏度、快响应速度、低能耗和易集成的光探测器以满足各个领域的应用。异质结光电探测器的可调谐双极性二元光响应特性(正负电流值变化)可用来实现光通信、光信息存储和光的多逻辑电路操作等应用。本文制备了具有光伏效应的Zn O/CuO异质结光探测器,对紫外光和可见光呈现快速、宽光谱的响应特性。实现了光场、电场协作下的双极性二元光响应。通过改善CuO薄膜空穴传输能力,减少载流子复合中心,提高Zn O/CuO异质结光探测器自供电光响应特性。论文的主要研究内容和结论如下:(1)光照下异质结光探测器电流的极性和大小取决于异质结中相反方向的光生电流(I)和结电流(I)的竞争关系。通过调控光场和电场,Zn O/CuO异质结光探测器得到极性可控的输出电流,实现二元光响应特性。施加小的外加偏压时(0V调控异质结光生电流,光生电流大于结电流时,器件在光开关时可实现电流极性的转换;施加较大外加偏压时(V>V),器件结电流较大,光开关时器件电流仅是数值大小的改变,极性不变。异质结器件在不同的光场和电场作用下呈现两种电流状态,可以实现光信号与数字信号的转换和数字信号的可编程处理。研究结果为通过调节光波长、光照强度和外加偏压实现具有光伏效应的异质结光探测器的双极性二元光响应提供了范例。(2)CuO薄膜的结晶质量会对器件的光电性能产生较为明显的影响。通过在电解液中加入NaEDTA表面活性剂调节CuO薄膜的生长过程,使薄膜由多晶结构转变为沿(111)晶面取向生长的类单晶结构,减少CuO内部由于晶界捕获造成的光生载流子损失,提高光生载流子的传输能力。器件在没有外加偏压,470nm光照时光电流值达到7.3×10A,探测率达到了1.17×10Jones。基于Zn O/CuO异质结器件自驱动紫外-可见双波段的光响应特性,将其应用于紫外可见双波段光控制数字逻辑电路的“或”门。将紫外光和可见光双波段进行编码,异质结器件实现了紫外光加密处理的可见光信号的探测,该器件有助于提高可见光通信的安全性。(3)CuO薄膜的载流子传输特性将影响Zn O/CuO异质结器件光电响应特性。通过对CuO薄膜硫化处理,将CuS颗粒嵌入到CuO薄膜内部。利用CuS高的导电性,提高异质结器件光生空穴的传输和收集能力,减少载流子的复合,提高器件紫外光响应特性。没有外加偏压时,365 nm光照时硫化的异质结器件光电流增大,硫化75 s的异质结器件光流值达到3.4×10A。

关键词：自驱动异质结双波段光响应光通信晶向调控

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