自旋注入寬禁帶半導(dǎo)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(hào)：密級(jí)：y984819單位代碼：10422學(xué)號(hào)：易。ZzD，嬸⑧0東歲，孳博士學(xué)位論文論文題目：鏇蝴獼乙D級(jí)新型剛珈伽撇刪刪作者姓名專業(yè)指導(dǎo)教師姓名專業(yè)技術(shù)職務(wù)名1目1燃芻物刁移2。彩年歲月四日山東人學(xué)博卜學(xué)位論文我們?cè)谑覝叵峦ㄟ^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(jìn)行自旋注入半導(dǎo)體的實(shí)驗(yàn)。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(fù)合既實(shí)現(xiàn)了降低CoZnO飽和場(chǎng)的目的(降到5000e左右)，同時(shí)又可以通過選擇不同的鐵磁金屬與CoZnO‘復(fù)合實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)復(fù)合鐵磁性層矯頑力的大小差異，實(shí)施在外磁場(chǎng)下的自旋閥功能。我們?cè)?0K到290K的溫度區(qū)間得到了具有對(duì)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(shí)的138％衰減到290K時(shí)的O49％：2(NiFe／CoZnO)／ZnO(10nm)／(CoZnO／Co)x2自旋注入結(jié)的磁電阻從90K時(shí)的112％衰減到290K時(shí)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(duì)于磁電阻的來源，進(jìn)行了詳細(xì)的討論，排除了下列效應(yīng)對(duì)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(yīng)引起的磁電阻。利用Schmidt自旋注入理論推導(dǎo)出簡(jiǎn)單的電流極化率和磁電

4、阻的關(guān)系式：吐：=MR／(MRI)。將實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)的117％衰減到290K時(shí)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(shí)的105％衰減到290K時(shí)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(shí)驗(yàn)成功實(shí)

5、現(xiàn)了自旋極化電子從鐵磁性半導(dǎo)體CoZnO向?qū)捊麕О雽?dǎo)體ZnO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(dǎo)體／鐵磁金屬異質(zhì)結(jié)的情況。當(dāng)然，從可應(yīng)用角度看來，它的有效的注入電流自旋極化率還需要進(jìn)一步提高。在金屬基極高速半導(dǎo)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(dǎo)體自旋電子器件。其結(jié)構(gòu)為鐵磁性半導(dǎo)體月磁性金屬，鐵磁性半導(dǎo)體(FMS／NM，F(xiàn)MS)。我們對(duì)這種器件進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和深入的探討，發(fā)現(xiàn)了許多