LCMO巨磁阻場效應(yīng)晶體管的非線性電子輸運(yùn)特性及遷移率的研究.pdf

1、近年來具有巨磁阻效應(yīng)的材料及應(yīng)用的研究已經(jīng)成為當(dāng)今磁學(xué)和磁性材料領(lǐng)域中最引人矚目的課題之一。迄今為止，人們對巨磁阻材料進(jìn)行了廣泛的研究，但主要是集中在由外加磁場引起的磁阻效應(yīng)和磁輸運(yùn)特性方面。目前人們對巨磁阻材料中的場致電阻效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理以及在電場下巨磁阻材料中的載流子遷移率的行為還缺乏充分的研究。 遷移率隨電荷密度的增加而趨于下降。隨著器件尺寸的減小，摩爾定律也越來越顯得重要，影響遷移率的因素也因此變的復(fù)雜起來了。尤其是，當(dāng)器

2、件尺寸小到納米數(shù)量級(jí)時(shí)，硅是否還是最好的半導(dǎo)體材料，是值得探討的。 近年來人們正試圖用一些具有一定功能的新型半導(dǎo)體材料去制備各種功能器件。其中的一種選擇就是鈣鈦礦型(AB03)氧化物，這是由于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料為人們提供了豐富的物理圖像和各種引人注目的特性。但是由于在這類材料中存在著電子與晶格、電子自旋、以及電子間的強(qiáng)相互作用等各種復(fù)雜的作用，從而導(dǎo)致了載流子遷移率的大幅度減少，因而阻礙了鈣鈦礦材料在電子器件領(lǐng)域中的應(yīng)用。

3、 最近，有文獻(xiàn)報(bào)道在玻璃基底上成功地制備了巨磁阻異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)巨磁阻中的載流子濃度隨著鈣錳比例的變化以及氧的化學(xué)計(jì)量比的變化而變化。 為了研究巨磁阻膜La<,0.8>Ca<,0.2>MnO<,3>(LCMO)的電場效應(yīng)，我們利用脈沖激光沉積法和溶膠-凝膠法制備了La<,0.8>Ca<,0.2>MnO<,3>薄膜，并利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝制備了“金屬-絕緣體-巨磁阻”背柵場效應(yīng)晶體管(CMRFET)的原型器件。這種背柵(back

4、gate)場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)與常規(guī)的頂柵(top gate)的最大區(qū)別是，巨磁阻膜生長在PbZr<,0.2>Ti<,0.8>O3(PZT)上面。這種結(jié)構(gòu)最突出的優(yōu)點(diǎn)就是巨磁阻膜LCMO不影響絕緣膜-PZT柵的結(jié)構(gòu)和介電性質(zhì)。我們嘗試了利用電場效應(yīng)對LCMO中的載流子遷移率以及微分遷移率進(jìn)行了定量的研究，并在一個(gè)大的溫度范圍內(nèi)，對LcMO巨磁阻場效應(yīng)結(jié)構(gòu)的電流-電壓(I-V)關(guān)系進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在大的反向電場偏置下，有效的L