全鈣鈦礦結(jié)構(gòu)磁性隧道結(jié)的制備與性能研究.pdf

1、本文結(jié)合磁性隧道結(jié)(FM/I/FM，其中FM為鐵磁層，I為中間絕緣層)高的低場隧穿磁電阻效應(yīng)和摻雜稀土錳氧化物Re1-xTxMnO3(Re=La、Pr等稀土元素，T=Ca、Sr、Ba等兩價金屬元素)大的自旋極化率，采用磁控濺射方法制備出全La1-xSrxMnO3鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的磁性隧道結(jié)。高分辨透射電鏡測試結(jié)果表明各層薄膜在襯底上完全外延生長；電子全息術(shù)得到的中間絕緣層厚度約為5nm；在4.2K和外加磁場12T的測試條件下，觀測到9050％

2、的隧穿磁電阻，超過了現(xiàn)有報導(dǎo)中最好水平的5倍多。首次從實驗上證實了鐵磁層La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)的自旋極化率(99％)接近100％，與采用能帶理論計算和自旋分辨光電子譜測試的結(jié)果相符合。其意義在于從實驗數(shù)據(jù)確證了理論預(yù)言，同時也為全鈣鈦礦結(jié)構(gòu)磁性隧道結(jié)的基礎(chǔ)研究與實際應(yīng)用開拓了新的方向。 本工作首先對鐵磁層LSMO薄膜進行了深入細致的研究。采用磁控濺射方法，在(100)、(110)和(111)LaAlO3襯底上制

3、備得到了外延生長的LSMO薄膜并對其結(jié)構(gòu)及磁電學(xué)性能進行了分析比較。結(jié)果表明，(111)生長方向的LSMO薄膜晶格畸變程度最低，磁疇方向能較好的保持一致性，從而具有最高的磁飽和強度和最小的電阻值。由此進一步深化了對LSMO結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的認識。 為了提高LSMO薄膜的磁電學(xué)性能，本文研究了氧氣氛下不同退火方式及退火溫度對LSMO薄膜結(jié)構(gòu)及性能的影響。隨著薄膜氧含量的增加，其飽和磁化強度及居里溫度都有明顯提高，而矯頑力則有所降低。

4、此外，采用原位氧氣氛退火的方法，在不影響LSMO薄膜表面粗糙度的前提下，改善了其磁學(xué)性能。 在以上研究的基礎(chǔ)上，利用磁控濺射和原位退火方法，在10mm×10mm的(100)SrTiO3單晶襯底上制備出三明治結(jié)構(gòu)為LSMO/La0.96Sr0.04MnO3/LSMO的外延三層膜，繼續(xù)沉積反鐵磁釘扎層Ir22Mn78/Ni79Fe21，經(jīng)多次刻蝕過程成功制備了結(jié)面積為8×4μm2的磁性隧道結(jié)。研究了中間絕緣層厚度、界面狀況及反鐵磁層