磁性薄膜材料廣泛應(yīng)用于磁存儲器中,但隨著磁盤存儲密度以每年100%左右的速度增長,傳統(tǒng)鐵磁體薄膜存儲器問題也逐漸突出。而反鐵磁材料能夠很好的解決這一問題。反鐵磁自旋電子材料及器件的研究才剛剛起步,相關(guān)報(bào)道較少,在制備工藝和應(yīng)用上依然有很多問題需要解決。前人預(yù)測四種薄膜具有反鐵磁性,但未能制備過薄膜狀以及反鐵磁性的V-Ga,Cr-Fe-Si,Cr-Mn-Si合金。本文的重點(diǎn)是通過控制沉積速率、厚度、溫度等參數(shù),在硅基上制備四個(gè)系列的反鐵磁薄膜,并研究薄膜成分、結(jié)晶度、形貌、磁學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)。本文研究成果主要包括以下四個(gè)方面:（1）V₃Ga薄膜制備。從理論上預(yù)測并通過實(shí)驗(yàn)制備了β-W型結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)相V₃Ga,發(fā)現(xiàn)其具有良好結(jié)晶性。磁特性和磁阻特性進(jìn)一步表明,β-W型V₃Ga具有高的奈爾溫度的反鐵磁性,這與理論預(yù)測一致。實(shí)驗(yàn)和理論都表明,V₃Ga為高導(dǎo)電半導(dǎo)體,具有0.12-0.16 eV窄帶隙。此外,計(jì)算預(yù)測了制備的V₃Ga/Fe界面處的強(qiáng)垂直磁各向異性,這是由于在界面處的V原子d... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鐵磁水平磁記錄和反鐵磁垂直磁記錄原理的圖示（X.Marti，2014）

際生產(chǎn)應(yīng)用中具有較大前景。該類材料成為多領(lǐng)域（如材料物理、材料化學(xué)、凝聚態(tài)物理等）熱門的研究方向。（李建強(qiáng)，2013）。下圖1-2是化學(xué)計(jì)量比為X2YZ 的有序赫斯勒化合物 L21結(jié)構(gòu)，它具有Fm3m空間群。此結(jié)構(gòu)可以看作兩組（一組四個(gè)）體心立方組合而成，同組之間互不相鄰。這樣赫斯勒合金的一個(gè)單胞中就會出現(xiàn) 4 個(gè)不同的晶體學(xué)位置：A(0,0,0)、B(1/4,1/4,1/4)、C(1/2,1/2,1/2)和 D(3/4,3/4,3/4)，其中，X 原子占據(jù) A,C 點(diǎn)位點(diǎn)，Y 原子占據(jù) B 位點(diǎn)，Z 原子占據(jù) D 位點(diǎn)。圖 1-2 赫斯勒合金點(diǎn) L21結(jié)構(gòu)（S. Fujii，1989）Fig.1-2 Hessian alloy L21 structure所謂 X 和 Y 元素，代表的是過渡金屬元素，自然界中共有 30 多種

如圖1-3 所示。隨著理論、計(jì)算機(jī)和制備技術(shù)的發(fā)展，預(yù)測發(fā)現(xiàn)并制備的半金屬材料越來越多。主要分為以下幾個(gè)大類（1）以 Heusler 和 half-Heusler 合金為代表的三元金屬化合物：PbMnSb、Co2CrSi、FeVSb 等；（2）磁性金屬氧化物: Zn3(VO4)2、CaCu3Ru4O12、CrO2等；（3）雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)化合物：La2NiMnO6、Ba2NiMoO6、Sr2CrReO6 等；（4）稀磁半導(dǎo)體：In2S3，ZnO 參雜 Mn、Co、Fe 等；（5）磷族化合物或閃鋅礦型過渡金屬硫族化合物：MnBi、VTe 等；（6）有機(jī)半金屬鐵磁體。（李建峰，2009）目前通過一些技術(shù)手段可以操縱電子自旋的自由度，使其具有 100%的自旋極化率。而產(chǎn)生完全自旋極化電流可以使磁電子器件的效率最大化，因此在磁存儲、電子器件和其他自旋相關(guān)設(shè)備中具有非常廣泛的應(yīng)用前景（郭冰亮，2013）。


本文編號：3341288