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外延单晶四氧化三铁薄膜的磁输运研究

2020-12-11阅读(1008)

外延单晶四氧化三铁薄膜的磁输运研究

论文摘要

四氧化三铁（Fe304）具有半金属性,是一种非常重要的3d过渡金属氧化物。在低于居里温度（-850K）时,表现出亚铁磁有序。当温度降低到120k附近时,Fe304出现金属绝缘体转变,伴随着电导率两个数量级的变化,使得Fe304成为自旋电子学应用方面很有用的材料。而在氧化镁上外延生长四氧化三铁自然地会出现反相边界（APB）,这种反相边界引起的自旋散射增强了磁电阻效应,薄膜材料中各项异性磁电阻和面内Hall效应等方面的高低电阻态在自旋电子学方面的应用（比如MRAM等）具有重要的意义。我们在氧化镁单晶衬底上生长制备单晶薄膜四氧化三铁,并利用RHEED、AFM. XRD、SEM等技术手段证实我们制备界面分明、厚度均匀、表面平整的高质量的外延单晶薄膜,同时也进行了磁性的测量。我们利用PPMS对样品测量了在磁场垂直与膜面时的磁电阻率和反常Hall电阻率,并测量了磁场在膜面内转动时的各项异性磁电阻（AMR）和面内HalI效应（PHE）,并从现象学模型对AMR和PHE的对称性给出分析,对AMR中出现的四度对称性进行了讨论,并阐明这种现象的物理起源并不是四氧化三铁薄膜中的反相边界引起的,我们认为是晶体结构自身的四度对称性导致了AMR中出现的四度对称。

论文目录

  • 目录
  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 前言
  • 参考文献
  • 第二章 实验设备
  • §2.1 制备薄膜样品的设备
  • §2.2 反射式高能电子衍射
  • §2.3 原子力显微镜
  • §2.4 X射线衍射原理
  • §2.5 扫描电子显微镜原理
  • §2.6 表面磁光kerr效应
  • §2.7 旋转磁场磁光克尔效应
  • §2.8 综合物性测量系统
  • 参考文献
  • 3O4薄膜的制备、表征和磁性测量'>第三章 Fe3O4薄膜的制备、表征和磁性测量
  • 3O4薄膜'>§3.1 制备Fe3O4薄膜
  • §3.2 AFM测定薄膜表面平整度
  • 3O4薄膜结构'>§3.3 XRD分析Fe3O4薄膜结构
  • §3.4 电阻率随温度的变化
  • 3O4薄膜横截面'>§3.5 SEM观测Fe3O4薄膜横截面
  • 3O4薄膜磁性与磁各向异性'>§3.6 Fe3O4薄膜磁性与磁各向异性
  • §3.7 小结
  • 参考文献
  • 3O4薄膜的磁输运测量'>第四章 Fe3O4薄膜的磁输运测量
  • §4.1 前言
  • §4.2 磁电阻率比率随温度的变化关系
  • §4.3 反常Hall电阻率随温度的变化关系
  • §4.4 各项异性磁电阻率和面内Hall效应
  • §4.5 现象学模型解释
  • §4.6 各向异性磁电阻中四度对称性起源探索
  • §4.7 小结
  • 参考文献
  • 致谢

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