半導體與多種異質結構的磁性與調控.pdf

1、稀磁半導體材料在電子器件的制造中有著巨大的應用價值，它結合了磁性材料的存儲功能以及半導體材料的邏輯處理功能。傳統(tǒng)的稀磁半導體材料通常具有優(yōu)秀的低溫性能，但實際應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。
　　電場調控材料的磁性在信息存儲技術領域有著深遠的物理意義，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)可用于電控磁領域的新型材料。
　　多鐵異質結構和稀磁半導體材料一直都是電控磁領域的研究

2、熱點內容。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。
　　在科學技術發(fā)展要求的背景之下，本論文主要是針對幾種稀磁半導體材料以及具有實現(xiàn)電場調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結構并能夠利用電場調控其磁性;2.首先能成功制備出具有較高居里溫度的稀磁半導體，其次研究電場對其

3、磁性的影響，初步探究稀磁半導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體材料的研究進展，著重介紹了砷化鎵基稀磁半導體以及銻化銦基稀磁半導體的研究進展以及稀磁半導體材料電控磁現(xiàn)象的研究進展。還介紹了多鐵異質結構的電控磁現(xiàn)象的研究進展。
　　之后概述了當前薄膜樣品的主要制備技術以及對樣品進行測試和表征的方法。
　　本論文的主要實驗工作如下:
　　多鐵異質結構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合，制備[FeCo/Ag]5/PMN-PT出多鐵異質結構，研究體系的磁電耦合效應。通過對體系施加電場，研究電場對異質結構體系磁性的影響和調控。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節(jié)實現(xiàn)對[FeCo/Ag]5/PMN-PT多鐵異質結構磁性的調控。之后研究了電壓對[FeCo(60s)/Ag(2

5、s)]5/PMN-PT異質結構的剩余磁化強度的影響，實現(xiàn)了電壓可對結構的剩磁進行調控。
　　之后稀磁半導體部分的研究主要介紹了對砷化鎵(GaAs)基稀磁半導體和銻化銦(InSb)基稀磁半導體材料磁性的實驗工作。
　　在砷化鎵(GaAs)基稀磁半導體材料的研究中:
　　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;對樣品的結構進行了表征，可以說是成功地獲得了室溫具有磁性的砷化鎵(GaAs)基稀磁半導體材料;
　　2.對進行了離子注入的樣品GaCrAs和GaTiAs進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注入了