室溫下非磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)磁化矢量反轉(zhuǎn)的金屬氧化物半導(dǎo)體材料在新的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和自旋電子器件方面有著重要的應(yīng)用背景,有望同時(shí)利用電子的電荷屬性和自旋屬性。但從目前的研究結(jié)果來(lái)看,這些金屬氧化物半導(dǎo)體材料中所具有的室溫鐵磁性都非常微弱,其飽和磁化強(qiáng)度通常每立方厘米只有幾個(gè)emu,且其中的物理機(jī)制尚不清楚,因而電場(chǎng)調(diào)控磁矩轉(zhuǎn)變行為的研究并未廣泛引起科研人員的注意,從而限制了對(duì)該類材料的深入研究及實(shí)際應(yīng)用。為此,探尋具有明顯阻變特性及大的室溫鐵磁性的多功能材料,并科學(xué)闡述其中的物理機(jī)制是突破上述障礙的關(guān)鍵,而其中的首要問(wèn)題是尋找具有大的室溫鐵磁性的寬禁帶金屬氧化物介質(zhì)材料。因此,本文采用電化學(xué)和反應(yīng)磁控濺射方法制備了有序多孔金屬氧化物薄膜,期待能夠解決上述問(wèn)題。論文的研究?jī)?nèi)容主要包括三部分:首先采用磁控濺射和電化學(xué)的方法制備具有大室溫鐵磁性的有序多孔金屬氧化物薄膜;其次對(duì)有序多孔金屬氧化物薄膜的阻變特性進(jìn)行分析;最后研究外加電場(chǎng)對(duì)有序多孔金屬氧化物薄膜鐵磁性的調(diào)控行為。課題的開(kāi)展將為研制新的多功能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(同時(shí)滿足阻變存儲(chǔ)和磁性存儲(chǔ))提供理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。研究結(jié)果如下:(1)以陽(yáng)極氧化鋁(PAA)為基底,利...

【文章頁(yè)數(shù)】：104 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 稀磁半導(dǎo)體概述
        1.1.1 稀磁半導(dǎo)體基本概念
        1.1.2 傳統(tǒng)稀磁半導(dǎo)體的發(fā)展歷程
        1.1.3 新型d0鐵磁性材料的發(fā)展歷程
        1.1.4 有序多孔金屬氧化物
    1.2 鐵磁性起源的理論模型
        1.2.1 直接交換作用
        1.2.2 間接交換作用
        1.2.3 雙交換作用
        1.2.4 RKKY相互作用
        1.2.5 束縛磁極化子(BMP)模型
    1.3 電場(chǎng)對(duì)磁性的調(diào)控研究
        1.3.1 阻變存儲(chǔ)器(RRAM)概述
        1.3.2 阻變存儲(chǔ)器的阻變機(jī)制模型簡(jiǎn)介
        1.3.3 RRAM中電場(chǎng)調(diào)控磁性的研究現(xiàn)狀
    1.4 本論文的選題依據(jù)及意義
2 制備方法與表征技術(shù)
    2.1 PAA模板的制備
    2.2 磁控濺射沉積技術(shù)
    2.3 薄膜樣品表征方法
        2.3.1 X射線衍射儀
        2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.3 掃描探針顯微鏡(SPM)
        2.3.4 物理性能測(cè)試系統(tǒng)(PPMS)
        2.3.5 電流-電壓(I-V)測(cè)試儀
        2.3.6 光致發(fā)光光譜(PL)
3 Ag/HfO₂/PAA/Al器件中電阻轉(zhuǎn)變與電場(chǎng)對(duì)磁性的調(diào)控
    3.1 引言內(nèi)容
    3.2 多孔HfO₂薄膜的制備
        3.2.1 不同氬氧比條件下制備HfO₂薄膜
        3.2.2 不同濺射時(shí)間條件下制備HfO₂薄膜
    3.3 HfO₂薄膜結(jié)構(gòu)和形貌的表征
    3.4 多孔HfO₂薄膜鐵磁性的表征及磁性本質(zhì)的研究
    3.5 Ag/HfO₂/PAA/Al器件的阻變行為及阻變效應(yīng)機(jī)制的研究
    3.6 基于阻變效應(yīng),電場(chǎng)對(duì)HfO₂/PAA(HP)復(fù)合薄膜磁性的調(diào)控
    3.7 本章小節(jié)
4 Ag/MgO/PAA/Al器件中電阻轉(zhuǎn)變與電場(chǎng)對(duì)磁性的調(diào)控
    4.1 引言
    4.2 多孔MgO薄膜的制備
        4.2.1 不同壓強(qiáng)下制備MgO薄膜
        4.2.2 不同濺射時(shí)間下制備MgO薄膜
    4.3 多孔MgO薄膜結(jié)構(gòu)和形貌的表征
    4.4 多孔MgO薄膜鐵磁性的表征及磁性本質(zhì)的研究
    4.5 Ag/MgO/PAA/Al器件的阻變行為及阻變效應(yīng)機(jī)制的研究
    4.6 基于阻變效應(yīng),電場(chǎng)對(duì)MgO/PAA(MP)復(fù)合薄膜磁性的調(diào)控
    4.7 本章小節(jié)
5 Ag/SnO₂/PAA/Al器件中電阻轉(zhuǎn)變與電場(chǎng)對(duì)磁性的調(diào)控
    5.1 引言
    5.2 多孔SnO₂薄膜的制備
        5.2.1 不同氬氧比條件下制備SnO₂薄膜
        5.2.2 不同濺射時(shí)間下制備SnO₂薄膜
    5.3 SnO₂薄膜形貌的表征
    5.4 多孔SnO₂薄膜鐵磁性的表征及磁性本質(zhì)的研究
    5.5 Ag/SnO₂/PAA/Al器件的阻變行為及阻變效應(yīng)機(jī)制的研究
    5.6 基于阻變效應(yīng),電場(chǎng)對(duì)SnO₂/PAA(SP)復(fù)合薄膜磁性的調(diào)控
    5.7 本章小節(jié)
6 總結(jié)
    6.1 結(jié)論
    6.2 工作創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果



本文編號(hào)：3872305