本文關(guān)鍵詞：摻雜二氧化鉻的半金屬性和磁性能研究

  更多相關(guān)文章： CrO_2 形成能 電子結(jié)構(gòu) 各向異性能 Sn摻雜 磁性能

【摘要】：近年來,CrO_2由于其在自旋電子器件中廣泛的應(yīng)用前景和特殊的性質(zhì)而備受關(guān)注。但CrO_2是熱力學(xué)亞穩(wěn)相,若想將其成功應(yīng)用到器件中仍有很多難題需要攻克。本論文主要通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法來探究摻雜對(duì)于Cr O_2各項(xiàng)性能的影響,以便于其能夠更好地應(yīng)用到器件中。論文主要內(nèi)容如下:1、根據(jù)第一性原理計(jì)算了Ti、Sn、Ru三種元素?fù)诫sCr O_2的電子結(jié)構(gòu)和各向異性能。發(fā)現(xiàn)Ti和Ru元素高濃度摻雜CrO_2是可能實(shí)現(xiàn)的,但對(duì)于Sn摻雜而言,其摻雜濃度就要低很多。將Ti和Sn摻雜進(jìn)入Cr O_2其仍然保持良好的半金屬性,當(dāng)Ru摻雜時(shí)CrO_2的半金屬性隨著Ru摻雜的濃度和位置不同破壞情況也不同。對(duì)于Ti和Sn摻雜Cr O_2,它的磁晶各向異性能隨著摻雜濃度增加而緩慢降低,但一直沿著[001]方向。然而對(duì)于Ru摻雜CrO_2,它的磁晶各向異性能和易軸方向,和Ru的摻雜濃度及摻雜位置都有很大關(guān)聯(lián)。2、研究在不同襯底上生長的CrO_2薄膜。薄膜中的應(yīng)力由襯底決定。發(fā)現(xiàn)CrO_2薄膜在TiO_2(110)襯底上屬于無應(yīng)力生長;在TiO_2(110)/SnO_2襯底上生長會(huì)出現(xiàn)面外方向拉伸現(xiàn)象;在TiO_2(100)/SnO_2襯底上生長則面內(nèi)方向拉伸,而面外方向被壓縮。在進(jìn)行磁性分析時(shí),發(fā)現(xiàn)不同襯底上生長(110)晶面Cr O_2薄膜面內(nèi)易軸方向的矯頑力都是隨著薄膜厚度的減小而增大;而面內(nèi)各項(xiàng)異性能卻隨著薄膜厚度的減小而減小。薄膜的磁性能如此依賴取向和襯底的原因可歸結(jié)于薄膜中應(yīng)力的變化。3、在TiO_2(110)襯底上制備了Sn摻雜CrO_2薄膜。發(fā)現(xiàn)Sn元素?fù)饺隒rO_2薄膜,會(huì)改變其晶格常數(shù),并且晶格常數(shù)改變的大小不僅和摻雜濃度有關(guān),還與薄膜的厚度相關(guān)。對(duì)于磁性能,Sn離子的摻入增加了疇壁的定扎中心從而使得易軸方向的矯頑力增大;而非磁性Sn4+替換磁性Cr4+降低了Cr O_2薄膜的飽和磁場(chǎng)。對(duì)難軸翻轉(zhuǎn)場(chǎng)的分析發(fā)現(xiàn),摻雜會(huì)導(dǎo)致難軸翻轉(zhuǎn)場(chǎng)減小,表明摻雜降低了薄膜的磁各向異性。隨著Sn濃度的增加,摻雜薄膜的矯頑力也在增大。并且Sn摻雜濃度越高,薄膜的各向異性能越小,這與理論計(jì)算結(jié)果一致。
【關(guān)鍵詞】：CrO_2 形成能 電子結(jié)構(gòu) 各向異性能 Sn摻雜 磁性能
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ136.11;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 自旋電子學(xué)9
• 1.2 GMR效應(yīng)9-11
• 1.3 TMR效應(yīng)11-13
• 1.4 自旋電子學(xué)應(yīng)用13-14
• 1.5 半金屬磁體14-15
• 1.6 CrO_2的物理、化學(xué)性質(zhì)15-17
• 1.7 論文的立意與安排17-19
• 第2章 計(jì)算及實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)和方法19-25
• 2.1 基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算19-20
• 2.2 VASP20
• 2.3 薄膜的制備20-22
• 2.4 薄膜的表征22-25
• 2.4.1 X射線衍射儀22-23
• 2.4.2 振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)23
• 2.4.3 X射線光電子能譜(XPS)23-25
• 第3章 摻雜CrO_2半金屬性和磁性能25-40
• 3.1 引言25-26
• 3.2 理論模型與方法26-27
• 3.3 Ti、Sn、Ru摻雜CrO_2的電子結(jié)構(gòu)27-37
• 3.3.1 均勻摻雜27-35
• 3.3.2 非均勻摻雜35-37
• 3.4 Ti、Sn、Ru摻雜CrO_2的磁性特征37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 CrO_2薄膜的制備及磁性能40-49
• 4.1 引言40
• 4.2 CrO_2單晶薄膜制備方法40-41
• 4.3 不同襯底(110)晶面CrO_2薄膜41-45
• 4.4 不同厚度TiO_2(100)/SnO_2/CrO_2薄膜45-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第5章 Sn摻雜CrO_2薄膜磁性分析49-58
• 5.1 引言49
• 5.2 Sn摻雜CrO_2薄膜的制備49-50
• 5.3 (110)晶面不同厚度 4.5%Sn摻雜CrO_2薄膜50-55
• 5.4 (110)晶面不同濃度Sn摻雜CrO_2薄膜55-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第6章 結(jié)論與展望58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文65-66
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目66

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1 張曉俊;陳建定;宣紹峰;馬新勝;黃廣建;;含錳鐵氧化物磁性中空微球的制備與性能表征[J];過程工程學(xué)報(bào);2008年01期

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本文編號(hào)：730339