發(fā)布時間：2023-12-10 10:11

　　室溫下非磁場驅(qū)動磁化矢量反轉(zhuǎn)的金屬氧化物半導體材料在新的數(shù)據(jù)存儲和自旋電子器件方面有著重要的應(yīng)用背景,有望同時利用電子的電荷屬性和自旋屬性。但從目前的研究結(jié)果來看,這些金屬氧化物半導體材料中所具有的室溫鐵磁性都非常微弱,其飽和磁化強度通常每立方厘米只有幾個emu,且其中的物理機制尚不清楚,因而電場調(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,從而限制了對該類材料的深入研究及實際應(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,并科學闡述其中的物理機制是突破上述障礙的關(guān)鍵,而其中的首要問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題。論文的研究內(nèi)容主要包括三部分:首先采用磁控濺射和電化學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;其次對有序多孔金屬氧化物薄膜的阻變特性進行分析;最后研究外加電場對有序多孔金屬氧化物薄膜鐵磁性的調(diào)控行為。課題的開展將為研制新的多功能數(shù)據(jù)存儲(同時滿足阻變存儲和磁性存儲)提供理論與實驗依據(jù)。研究結(jié)果如下:(1)以陽極氧化鋁(PAA)為基底,利...

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 稀磁半導體概述
        1.1.1 稀磁半導體基本概念
        1.1.2 傳統(tǒng)稀磁半導體的發(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 電場對磁性的調(diào)控研究
        1.3.1 阻變存儲器(RRAM)概述
        1.3.2 阻變存儲器的阻變機制模型簡介
        1.3.3 RRAM中電場調(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 物理性能測試系統(tǒng)(PPMS)
        2.3.5 電流-電壓(I-V)測試儀
        2.3.6 光致發(fā)光光譜(PL)
3 Ag/HfO₂/PAA/Al器件中電阻轉(zhuǎn)變與電場對磁性的調(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)機制的研究
    3.6 基于阻變效應(yīng),電場對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)變與電場對磁性的調(diào)控
    4.1 引言
    4.2 多孔MgO薄膜的制備
        4.2.1 不同壓強下制備MgO薄膜
        4.2.2 不同濺射時間下制備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)機制的研究
    4.6 基于阻變效應(yīng),電場對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)變與電場對磁性的調(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)機制的研究
    5.6 基于阻變效應(yīng),電場對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
    6.3 展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間取得的科研成果



本文編號：3872305