材料中的磁電輸運(yùn)現(xiàn)象不僅包含了豐富的物理,而且在信息存儲(chǔ)、磁傳感器等領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用前景,是人們研究的熱點(diǎn)課題。本論文中,我們以主流半導(dǎo)體硅為平臺(tái),研究了半導(dǎo)體非線性輸運(yùn)性質(zhì)對磁電輸運(yùn)現(xiàn)象的增強(qiáng)效應(yīng),并利用這種增強(qiáng)效應(yīng)設(shè)計(jì)了新型磁邏輯器件。本文首先研究了硅基二極管增強(qiáng)磁電阻現(xiàn)象的機(jī)理。我們采用二端電阻網(wǎng)絡(luò)和四端電阻網(wǎng)絡(luò)建立模型,分別對一維和二維結(jié)構(gòu)的磁電阻器件進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)中電阻態(tài)轉(zhuǎn)變是由于二極管的非線性輸運(yùn)性質(zhì),磁場通過正常磁電阻效應(yīng)和霍爾效應(yīng)影響電阻轉(zhuǎn)變點(diǎn)的電流值。在電阻轉(zhuǎn)變區(qū)域內(nèi),磁電阻值可以得到增強(qiáng)。我們還研究了幾何長寬比、非均勻性、電極對稱性和二極管非線性對磁電阻性能的影響,并優(yōu)化幾何結(jié)構(gòu)提升了器件磁電阻性能。進(jìn)一步,為了提高磁電阻器件的低磁場性能,我們采用MgO/CoFeB/Ta垂直磁化薄膜體系中的反常霍爾效應(yīng)替代硅中的正�；魻栃�(yīng),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了垂直磁化薄膜基二極管增強(qiáng)磁電阻器件。這種磁電阻器件結(jié)合了磁性材料磁電阻器件中低磁場和非磁性半導(dǎo)體磁電阻器件中高磁電阻的優(yōu)點(diǎn),可以在1 mT磁場下實(shí)現(xiàn)超過2×10～4%的巨大磁電阻值。隨后,我們利用二極管增強(qiáng)磁電阻器件中的特殊...

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

第1章引言霍爾效應(yīng)[8-10]和它們的量子版本：整數(shù)量子霍爾效應(yīng)[11]、分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)[12]、量子反�；魻栃�(yīng)[13-15]和量子自旋霍爾效應(yīng)[16-19]等，其中物理學(xué)家VonKlitzing因?yàn)檎麛?shù)量子霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)獲得1985年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，物理學(xué)家....

圖1.2正�；魻栃�(yīng)示意圖。如果采用如圖1.2的測量方法，在x方向通電流，測量y方向兩側(cè)的電壓。當(dāng)長度L遠(yuǎn)大于寬度W，那么測量得到的橫向電壓為霍爾電壓：HzxBIVnqd（1-3）其中d表示樣品厚度，進(jìn)一步可以定義霍爾系數(shù)為RH=VHd/(IxB....

第1章引言可以計(jì)算不同載流子的電導(dǎo)率i和遷移率μi，進(jìn)而計(jì)算載流子的濃度。1.2.2反�；魻栃�(yīng)在磁性材料中，橫向電阻的來源除了洛倫茲力造成載流子偏轉(zhuǎn)外，還存在與材料垂直方向的磁化強(qiáng)度相關(guān)的量，其霍爾電阻可以表示為[24]：AxyHzH0zRBR....

主要存在三種機(jī)制（如圖1.4）：（1）本征機(jī)制。Niu等[30,31]提出基于貝里相位（BerryPhase）的本征機(jī)制，即材料的能帶結(jié)構(gòu)本身導(dǎo)致反�；魻栃�(yīng)的發(fā)生。在外加電場的幫助下，貝里相曲率能發(fā)揮類似磁場的作用而賦予載流子橫向的速度，橫向速度大小與貝里相曲率相關(guān)。對于....

本文編號(hào)：4011626