自旋注入寬禁帶半導體ZnO及新型FMS-NM-FMS異質(zhì)結(jié)的自旋注入分析.pdf

1、分類號：密級：y984819單位代碼：10422學號：易。ZzD，嬸⑧0東歲，孳博士學位論文論文題目：鏇蝴獼乙D級新型剛珈伽撇刪刪作者姓名專業(yè)指導教師姓名專業(yè)技術(shù)職務名1目1燃芻物刁移2。彩年歲月四日山東人學博卜學位論文我們在室溫下通過磁控濺射和濕法光刻工藝制各了2x(FeNYCoZnO)／ZnO／(CoZnO／Co)2的異質(zhì)結(jié)，以進行自旋注入半導體的實驗。其中，ZnO厚度分別為3nm和10nm。在這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，通過CoZnO和鐵磁性

2、金屬的復合既實現(xiàn)了降低CoZnO飽和場的目的(降到5000e左右)，同時又可以通過選擇不同的鐵磁金屬與CoZnO‘復合實現(xiàn)對其矯頑力大小的調(diào)節(jié)和控制。這樣，利用FeNi／cozn0和CoZnO／Co兩個復合鐵磁性層矯頑力的大小差異，實施在外磁場下的自旋閥功能。我們在90K到290K的溫度區(qū)間得到了具有對稱雙峰的磁電阻特性曲線。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，2(NiFe／CoZnO)／ZnO(3nm)／(CoZnO／Co)2自旋注入結(jié)的磁

3、電阻從90K時的138％衰減到290K時的O49％：2(NiFe／CoZnO)／ZnO(10nm)／(CoZnO／Co)x2自旋注入結(jié)的磁電阻從90K時的112％衰減到290K時的035％。我們發(fā)現(xiàn)兩組樣品的磁電阻與溫度呈線性關(guān)系。對于磁電阻的來源，進行了詳細的討論，排除了下列效應對本征磁電阻的影響：鐵磁金屬層各向異性磁電阻、CoZnO層磁電阻和鐵磁金屬自旋注入效應引起的磁電阻。利用Schmidt自旋注入理論推導出簡單的電流極化率和磁電

4、阻的關(guān)系式：吐：=MR／(MRI)。將實驗測量的磁電阻數(shù)據(jù)代入，得到樣品2(NiFeJCoZn01)／ZnO(3nm)／(CoZnO／Co)x2異質(zhì)結(jié)的電流自旋極化率從90K時的117％衰減到290K時的7O％；樣品2x(NiFe／CoZnO)／ZnO(10hm)／(CoZnO／Co)x2異質(zhì)結(jié)的電流極化率從90K時的105％衰減到290K時的59％。流經(jīng)異質(zhì)結(jié)的有效電流自旋極化率隨結(jié)的中介層ZnO的厚度增加而減小。結(jié)果表明：實驗成功實

5、現(xiàn)了自旋極化電子從鐵磁性半導體CoZnO向?qū)捊麕О雽wZnO的注入，其有效的注入電流自旋極化率明顯高于鐵磁金屬，氧化物半導體／鐵磁金屬異質(zhì)結(jié)的情況。當然，從可應用角度看來，它的有效的注入電流自旋極化率還需要進一步提高。在金屬基極高速半導體器件和自旋閥三極管的啟發(fā)下，提出一種新型的利用熱電子注入的半導體自旋電子器件。其結(jié)構(gòu)為鐵磁性半導體月磁性金屬，鐵磁性半導體(FMS／NM，F(xiàn)MS)。我們對這種器件進行了詳細的計算和深入的探討，發(fā)現(xiàn)了許多