隨著人類邁入大規(guī)模信息和多媒體時代,飛速發(fā)展的信息科技要求電子器件的存儲密度最高,速度更快,功耗更低,尺寸更小及重量更輕。然而由于量子效應以及摩爾定律等限制,傳統(tǒng)的電子器件微型化過程遇到了難以逾越的困境。而將電子的自旋屬性與信息科技的關鍵材料一半導體材料結合起來,被認為是解決當前困境的一種方法,因而成為了當前研究的熱點方向之一Fe3O4是一種亞鐵磁性的半金屬材料,其費米面處理論上具有100%的自旋極化率,居里溫度高于室溫（858 K）并且與半導體電導率匹配較好,因而很適合作為半導體器件的自旋注入源,也逐漸成為自旋電子學領域的研究熱點。本論文主要以Fe3O4/半導體復合結構為研究對象,研究了不同形態(tài)下的的Fe3O4（顆粒,薄膜）與各種半導體材料（Ⅳ Si,Ⅲ-ⅤGaAs和Ⅱ-Ⅵ ZnS）復合結構的磁性、表界面影響以及磁輸運性質(zhì)。主要結論如下：1.采用脈沖激光沉積方法在Si基底上成功制備出高質(zhì)量（111）取向生長Fe3O4薄膜,并且對其結構,形貌,基本磁性及磁輸運性能進行了系統(tǒng)的研究。我們發(fā)現(xiàn)生長工藝（例如沉積溫度,退火溫度等）的不同對薄膜的結構以及磁性能影響很大。高溫退火后的Fe3O4薄... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 基礎磁性到自旋電子學
        1.1.2 磁性氧化物/半導體復合材料
    1.2 基本磁學概念及理論
        1.2.1 鐵氧體
        1.2.2 反尖晶石結構Fe_3O_4的磁性
        1.2.3 奈爾亞鐵磁性自發(fā)磁化分子場理論
    1.3 磁各向異性
        1.3.1 磁晶各向異性
        1.3.2 表面和界面磁各項異性
        1.3.3 形狀各向異性
    1.4 磁化動力學過程
        1.4.1 阻尼進動和LLG方程
        1.4.2 鐵磁共振線寬及磁性弛豫現(xiàn)象
    1.5 磁電阻理論
        1.5.1 正常磁電阻(OMR)
        1.5.2 各向異性磁電阻(AMR)
        1.5.3 巨磁電阻(GMR)
        1.5.4 龐磁電阻(CMR)
    1.6 Fe_3O_4/半導體異質(zhì)結的研究現(xiàn)狀
        1.6.1 Fe_3O_4薄膜的磁電阻
        1.6.2 core-shell結構Fe_3O_4/半導體復合材料
        1.6.3 二維結構Fe_3O_4薄膜/半導體異質(zhì)結
    1.7 本論文的工作及結構
    參考文獻
第二章 基本實驗方法及測試原理
    2.1 化學方法制備Fe_3O_4納米材料
        2.1.1 Fe_3O_4納米顆粒的制備方法
        2.1.2 Fe_3O_4/ZnS core-shell結構納米復合材料制備方法
    2.2 薄膜制備方法
        2.2.1 激光脈沖沉積法(pulsed laser deposition)
        2.2.2 磁控濺射法(magnetron sputtering)
        2.2.3 分子束外延法(Molecular Beam Epitaxy,MBE)
    2.3 樣品的結構與形貌表征
        2.3.1 X射線衍射
        2.3.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.3 掃描電子顯微鏡(SEM)
    2.4 樣品的磁性能表征
        2.4.1 振動樣品磁強計
        2.4.2 磁輸運測量
        2.4.3 鐵磁共振(FMR)
    參考文獻
第三章 Fe_3O_4/Si薄膜的制備及磁性能研究
    3.1 引言
    3.2 Fe_3O_4薄膜的制備及表征
        3.2.1 靶材的制備
        3.2.2 PLD法制備Fe_3O_4薄膜
    3.3 高溫退火對Fe_3O_4薄膜磁性能的影響
        3.3.2 退火對薄膜基本磁性的影響
        3.3.3 退火對薄膜磁輸運性能的影響
    3.4 Fe_3O_4薄膜中的反常正磁阻現(xiàn)象
        3.4.1 結構及表面形貌分析
        3.4.2 XMCD測量
        3.4.3 磁性及磁輸運測量
    3.5 磁織構各向異性
        3.5.1 薄膜的制備與表征
        3.5.2 面外鐵磁共振測量及理論擬合
        3.5.3 磁織構各向異性及其表達式
    3.6 本章小結
    參考文獻
第四章 (Au)/Fe_3O_4/GaAs單晶超薄膜的鐵磁共振研究
    4.1 引言
    4.2 (Au)/Fe_3O_4/GaAs單晶超薄膜的制備與磁性
    4.3 鐵磁共振測量及角度依賴共振場理論擬合
        4.3.1 共振場擬合公式推導
        4.3.2 磁場在xz平面內(nèi)(薄膜面外)的FMR角度依賴共振場的擬合參數(shù)
        4.3.3 磁場在薄膜平面內(nèi)的FMR角度依賴共振場的擬合參數(shù)
    4.4 角度依賴鐵磁共振線寬理論、弛豫機制及擬合結果
        4.4.1 鐵磁共振本征線寬的理論推導：變化外磁場從平行于膜面變化到垂直于薄膜平面
        4.4.2 面外鐵磁共振線寬擬合結果
    4.5 面內(nèi)鐵磁共振測量及理論擬合
        4.5.1 面內(nèi)鐵磁共振線寬理論及其弛豫機制
        4.5.2 單晶薄膜面內(nèi)鐵磁共振線寬的擬合
    4.6 本章小結
    參考文獻
第五章 Fe_3O_4/ZnS core-shell結構磁性發(fā)光多功能復合納米材料的制備及磁特性研究
    5.1 引言
    5.2 Fe_3O_4/ZnS球殼結構磁性納米顆粒的制備
        5.2.1 Fe_3O_4納米顆粒的制備
        5.2.2 形貌與結構表征
        5.2.3 ZnS層的包覆
        5.2.4 Fe_3O_4/ZnS球殼結構磁性納米顆粒的形貌與結構表征
    5.3 Fe_3O_4/ZnS球殼結構磁性納米顆粒系統(tǒng)的自旋輸運研究
        5.3.1 輸運樣品制備
        5.3.2 電性測量
        5.3.3 磁輸運測量
    5.4 本章小結
    參考文獻
博士期間研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]磁性納米四氧化三鐵顆粒的化學制備及應用進展[J]. 李成魁,祁紅璋,嚴彪.  上海金屬. 2009(04)



本文編號：3429225