半導(dǎo)體與多種異質(zhì)結(jié)構(gòu)的磁性與調(diào)控.pdf

1、稀磁半導(dǎo)體材料在電子器件的制造中有著巨大的應(yīng)用價值，它結(jié)合了磁性材料的存儲功能以及半導(dǎo)體材料的邏輯處理功能。傳統(tǒng)的稀磁半導(dǎo)體材料通常具有優(yōu)秀的低溫性能，但實際應(yīng)用要求盡可能提高材料的居里溫度，增大材料的室溫可操作性是一項重要任務(wù)。
　　電場調(diào)控材料的磁性在信息存儲技術(shù)領(lǐng)域有著深遠(yuǎn)的物理意義，越來越多的研究者致力于研究新型的電控磁現(xiàn)象以及研發(fā)可用于電控磁領(lǐng)域的新型材料。
　　多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)和稀磁半導(dǎo)體材料一直都是電控磁領(lǐng)域的研究

2、熱點(diǎn)內(nèi)容。自從研究者Ohno H等人[101]最早在實驗中觀察到電場改變了(InMn)As的磁性特征后開始，對稀磁半導(dǎo)體材料的開發(fā)和電控磁現(xiàn)象的研究一直持續(xù)了幾十年。
　　在科學(xué)技術(shù)發(fā)展要求的背景之下，本論文主要是針對幾種稀磁半導(dǎo)體材料以及具有實現(xiàn)電場調(diào)控磁性可能性的材料展開初步的研究。研究中需要解決的主要問題有:1.成功制備出多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)并能夠利用電場調(diào)控其磁性;2.首先能成功制備出具有較高居里溫度的稀磁半導(dǎo)體，其次研究電場對其

3、磁性的影響，初步探究稀磁半導(dǎo)體電控磁性的可能性。
　　本論文的緒論部分主要介紹了稀磁半導(dǎo)體材料的研究進(jìn)展，著重介紹了砷化鎵基稀磁半導(dǎo)體以及銻化銦基稀磁半導(dǎo)體的研究進(jìn)展以及稀磁半導(dǎo)體材料電控磁現(xiàn)象的研究進(jìn)展。還介紹了多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電控磁現(xiàn)象的研究進(jìn)展。
　　之后概述了當(dāng)前薄膜樣品的主要制備技術(shù)以及對樣品進(jìn)行測試和表征的方法。
　　本論文的主要實驗工作如下:
　　多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)部分主要是通過磁控濺射方法在鐵電性襯底PM

4、N-PT上生長制備了[FeCo/Ag]5納米磁性多層膜。將鐵電材料與鐵磁性材料相結(jié)合，制備[FeCo/Ag]5/PMN-PT出多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)，研究體系的磁電耦合效應(yīng)。通過對體系施加電場，研究電場對異質(zhì)結(jié)構(gòu)體系磁性的影響和調(diào)控。實驗中發(fā)現(xiàn)電場的施加可以使[FeCo/Ag]5/PMN-PT體系的磁性產(chǎn)生較大的變化，可以通過對電壓的調(diào)節(jié)實現(xiàn)對[FeCo/Ag]5/PMN-PT多鐵異質(zhì)結(jié)構(gòu)磁性的調(diào)控。之后研究了電壓對[FeCo(60s)/Ag(2

5、s)]5/PMN-PT異質(zhì)結(jié)構(gòu)的剩余磁化強(qiáng)度的影響，實現(xiàn)了電壓可對結(jié)構(gòu)的剩磁進(jìn)行調(diào)控。
　　之后稀磁半導(dǎo)體部分的研究主要介紹了對砷化鎵(GaAs)基稀磁半導(dǎo)體和銻化銦(InSb)基稀磁半導(dǎo)體材料磁性的實驗工作。
　　在砷化鎵(GaAs)基稀磁半導(dǎo)體材料的研究中:
　　1.向幾組砷化鎵塊狀晶體中通過離子注入的手段分別單獨(dú)注入了不同劑量的鉻(Cr)元素和不同劑量的鈦(Ti)元素后，我們發(fā)現(xiàn)在室溫條件下，樣品即具有了磁性。并

6、且對每種注入元素而言，材料的磁性都是隨著離子注入劑量的增大而增大;對樣品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，可以說是成功地獲得了室溫具有磁性的砷化鎵(GaAs)基稀磁半導(dǎo)體材料;
　　2.對進(jìn)行了離子注入的樣品GaCrAs和GaTiAs進(jìn)行了快速低溫退火處理，測量退火對樣品磁性的影響，發(fā)現(xiàn)退火會使離子注入的樣品的磁性減弱。
　　在銻化銦(InSb)基稀磁半導(dǎo)體材料的研究中:
　　1.向幾組銻化銦塊狀晶體中通過離子注入的方法分別單獨(dú)注入了