上世紀(jì)八十年代以來,層間反鐵磁耦合、巨磁電阻、隧穿磁電阻等物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)誕生了自旋電子學(xué)。該學(xué)科的研究和發(fā)展大大促進了磁性信息存儲技術(shù)的進步。然而,傳統(tǒng)的自旋電子學(xué)器件需要外磁場或是電流去調(diào)控鐵磁層磁化強度,進而調(diào)控電子的自旋取向、注入、傳輸和檢測。這無疑加大了器件小型化的難度并且?guī)в泻艽蟮哪芰繐p耗,不利于人們?nèi)找嬖黾拥膶Ω呙芏�、高速讀寫、低能耗的要求。因此,需要找到更合適的磁化強度調(diào)控方式來實現(xiàn)這些需求。從物理機制的角度出發(fā),磁電耦合效應(yīng)是一個較好的選項。其將在自旋電子學(xué)領(lǐng)域、電子信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮越來越關(guān)鍵的作用。在理論方面,如果能夠揭示良好性能對應(yīng)的微觀物理機理,將為我們設(shè)計和開發(fā)更多性能優(yōu)異的磁電耦合材料體系。并為低能耗、非易失和高密度的信息存儲器件提供非常有益的實驗和理論基礎(chǔ)。在本論文中,我們主要的研究對象為CoFeB/PMN-PT（011）異質(zhì)結(jié)。探討其在室溫下的磁電耦合性能和相應(yīng)的調(diào)控機理。我們在室溫磁化狀態(tài)下的CoFeB/PMN-PT（011）異質(zhì)結(jié)中實現(xiàn)了非易失性的純電場調(diào)控磁化強度,并在退磁化后的樣品中實現(xiàn)了純電場調(diào)控磁化方向180°的翻轉(zhuǎn)。在機理上,對其做了原位電場... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１磁性分類＾①至⑤依次為：抗磁性、亞鐵磁性、鐵磁性、順磁性、反鐵磁性丨２１

?第１章緒論???Ｊｍｈ?ｚ，??產(chǎn)／??／?ｈ??．１?？０．￥?／０．５?１??ｔ?ｙ??Ｉ嚴(yán)’??少??－１??圖１．２典型鐵磁材料的磁滯回線??１．１．３磁性存儲的發(fā)展現(xiàn)狀??非易失性以及自發(fā)磁化是鐵磁材料的重要特點，這對信息的儲存很重要，特??別是在互聯(lián)網(wǎng)計算機領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的作用［３－５］。盡管如此，由于人們對信??息存儲密度日益增長的需求，磁性存儲技術(shù)仍然有許多需要改進的地方。首先，??只有磁單元的尺寸越小，信息存儲的密度才會越高。然而根據(jù)磁學(xué)的相關(guān)理論，??如果磁單元越小的話磁化狀態(tài)會更加難以維持。這勢必會導(dǎo)致記錄信息的不穩(wěn)定??性。從機理上看，當(dāng)磁存儲介質(zhì)的單元尺寸小到一定極限的時候，室溫下的熱擾??動會引起自發(fā)退磁效應(yīng)的超順磁極限，進而導(dǎo)致信息的失效。所以，磁記錄的密??度是不能無限擴大的。目前最常用的提高存儲信息的穩(wěn)定性或延長磁記錄介質(zhì)的??超順磁極限的方法是增加磁記錄層的矯頑常磁性材料的矯頑場越高，其磁化被??去磁效應(yīng)干擾的難度越大，信息的存儲就越穩(wěn)定。然而，在另一方面，矯頑場越??高，記錄過程中改變磁化強度需要的外部磁場越大，這就需要更高的寫入能量。??因此目前磁性信息存儲的發(fā)展趨勢傾向于同時滿足高密度存儲、低能耗這兩??個條件。需要科研人員去尋找更合適的材料體系和調(diào)控機制來攻克這些難題。??１．２多鐵材料及磁電耦合效應(yīng)??１．２．１多鐵材料??如果兩種（或兩種以上）鐵性，如鐵電、鐵磁、鐵彈等同時存在于一個材料??體系里，那么這個材料被稱為多鐵材料。這里的“鐵”不是金屬鐵單質(zhì)或是鐵離??３??

?第１章緒論???子。它是指由于材料中相鄰的原子或離子相互作用以及某種物性的有序性而自發(fā)??形成的一種有規(guī)則的結(jié)構(gòu)［７］。這個結(jié)構(gòu)伴隨著物理性能在某一區(qū)域有相同的取??向。由于鐵性序的存在，鐵性材料的物理性能參數(shù)會隨著對應(yīng)的外部場的變化而??變化，從而呈現(xiàn)出滯回特性，如圖１．３所示。??Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?＼＼?＼Ａｊ?卜Ｈ?§??ｍａ??１?￣＾??????Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?＜－?ｖｌｘ?Ｊ?＾??——??ｒＶ??Ｆｅｒｒｏｔｏｒｏｉｄｉｃ?〇｜〇?Ｏ?Ｇ?＝，叫—，？??Ｆｅｒｒｏｅｌａｓｔｉｃ?＂?Ｖ、＇／?＋?ａＶ?＇．Ｖ．、：－ａ９??圖１．３鐵性材料疇翻轉(zhuǎn)和鐵性后滯回線問??依據(jù)２００９年Ｄ．?Ｋｈｏｍｓｋｉｉ的說法，可以根據(jù)鐵性轉(zhuǎn)變溫度將單相多鐵材料??分為Ｉ類多鐵材料和ＩＩ類多鐵材料［８］。在Ｉ類多鐵材料中，鐵電和鐵磁產(chǎn)生機理??是不同的，并且臨界轉(zhuǎn)變溫度也不同。ＩＩ類多鐵材料是指材料中的鐵電和鐵磁的??有序溫度是相同的。這是因為鐵磁有序打破了反演對稱從而直接催生了鐵電性。??在這種情況下，兩者的轉(zhuǎn)變溫度就是等同的。ＢｉＦｅ０３是典型的Ｉ類多鐵材料。而??ＩＩ類多鐵材料的代表之一是ＴｂＭｎ０３。除此之外，隨著研宂的深入以及材料合成??技術(shù)的進步，科研人員研制開發(fā)了多相復(fù)合多鐵材料體系。在圖４中，根據(jù)鐵??電、鐵磁體的構(gòu)型方式，可以將復(fù)合多鐵材料進行分類。０－３型：顆粒復(fù)合結(jié)構(gòu)。??２－２型：層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)。１－３型：纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)。實際上，復(fù)合多鐵材料的出現(xiàn)??才真正加強了多鐵材料的相關(guān)性能，將其帶入了技術(shù)應(yīng)用的高度。??ｌｌｌｌｌｌｌｔｌ??Ｗ？０?！

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