近些年來,為了發(fā)展下一代自旋電子學器件,人們針對電學調控磁性異質結性能進行了大量的研究工作。電學調控的方法主要有兩種,即電流方法和電壓方法。在電壓方法中,多鐵材料由于具有強的磁電耦合效應而受到廣泛關注。目前,通過多鐵材料的磁電耦合效應實現的電學調控已經是自旋電子學的熱門研究方向之一。本論文探索了多鐵材料在自旋電子學器件中應用的可能性,對多鐵異質結中的垂直磁各向異性(PMA)和自旋輸運行為進行了系統(tǒng)的研究。論文取得的主要創(chuàng)新性成果如下:(1)在室溫下實現了 BiFeO3(BFO)/Al2O3/Pt/Co/Pt多鐵異質結的PMA。發(fā)現其在不同極化場方向下的矯頑力發(fā)生了 400%的變化。研究表明,這種變化的原因是Pt/Co界面處氧化程度的不同。這種自發(fā)極化所導致的改變不僅提供了一個研究多鐵異質結中界面效應的平臺,而且為人們通過氧空位調控PMA以及SOT提供了一種新的可能性。(2)提出了一種調控自旋霍爾角(SHA)和自旋軌道轉矩(SOT)效應的方法。在BFO基多鐵異質結中實現了 SOT誘導磁矩的完全翻轉。發(fā)現其臨界電流在相反方向的BFO自發(fā)極化場下變化了 300%。研究表明,異質結的有效SHA... 

【文章來源】：北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：117 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１計算機存儲技術的層級結構和對應可以替代的自旋存儲器件??－４－??

烈變化??的現象被稱為ＧＭＲ效應。ＩＢＭ的Ｐａｒｋｉｎ等人［４，５］則利用磁控濺射技術，在??Ｃｏ／Ｃｕ多層膜中也實現了?ＧＭＲ效應。他們發(fā)現Ｃｏ層中的反鐵磁耦合隨著??Ｃｕ的厚度發(fā)生周期性變化，從而實現對ＧＭＲ效應的調制［６，＇ＧＭＲ發(fā)現后，??不到１０年即被應用在磁記錄硬盤的讀頭上，大幅提高了硬盤存儲密度，對自??旋電子學的發(fā)展有重大意義。??８關｜．一?６嘗??ＪＬ?＼??１?，?ｔ?Ｗ；＞??ｎ？９你?Ｍｅ?ＡＱｉ?－２０?－１０?０?１０?２０??？?？?？??圖２－２?（ａ）?Ｆｅ／Ｃｒ超晶格體系中的磁電阻曲線ｍ和（ｂ）?Ｃｏ／Ｃｕ多層膜的磁電阻??曲線１６１??ＧＭＲ效應的是源于電子輸運的自旋相關散射，它可以用雙電流模型解釋??［８］。在磁性金屬中，由于能帶結構的劈裂，導致了鐵磁材料費米面處自旋向??上和向下的態(tài)密度不相同，而散射速率與各自的態(tài)密度相關。因此自旋向上??和向下的電子散射速率和電阻都是不同的。如圖２－３所示，我們將傳導電子??的輸運行為分為自旋向上和向下兩個導電通道。兩個通道分別獨立載流，相??－５?－??

膜膜面［１（），＂］。??Ｐａｒａｌｌｏｌ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ?（Ｐ）?Ａｎｔｉ－ｐａｒａｌｌｏｌ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ?（ＡＰ）??二??Ｆ?ＮＭ?Ｆ?Ｆ?ＮＭ?Ｆ??ＣＰＰ?冬?：?ｉ?？備?＼?Ｖ？??ｒＮＯｈＨＢＢＫｌ?ｒ＾ｉａＨＥｆｆｈ??Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ????ｃｉｒｃｕｉｔ???Ｉ?１???，??…的—１?￣Ｂ３—１??????ｈ?１?１??Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ?Ｒ?＝?Ｒ?＝??Ｒ?＋?ｒ?４??圖２－３雙電流橫型??隨著自旋閥的發(fā)現，室溫磁電阻比值被大幅提高［１２］。美國ＩＢＭ公司很快??將其運用到實際的硬盤讀出磁頭中，將原有的磁記錄密度提高了?１７倍，并實??現了大規(guī)模工業(yè)生產［１３］。目前，硬盤的磁存儲密度己經突破２ＴＢ／ｉｎｃｈ２，這??引發(fā)了信息時代的巨大變革。隨著技術的進步，存儲密度還會有很大提升。??隨著ＧＭＲ效應的廣泛應用，同時也帶動了?ＴＭＲ效應的發(fā)展。我們將鐵??磁層／絕緣體／鐵磁層多層膜結構稱為鐵磁隧道結（Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｔｕｎｎｅｌ?Ｊｕｎｃｔｉｏｎ，??－６－??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2906780