La-Sr-Mn-O薄膜及其隧道結(jié)的研究.pdf

1、根據(jù)理論模型，鈣鈦礦稀土錳氧化物隧道結(jié)的隧穿磁電阻(TMR)將趨于無窮大，具有巨大的潛在應(yīng)用價值和學(xué)術(shù)價值，因此稀土錳氧化物隧道結(jié)的研究是當(dāng)今自旋電子學(xué)領(lǐng)域的熱點之一。 雖然錳氧化物隧道結(jié)TMR值從1996年開始不斷取得突破，到2003年更是達(dá)到了1850％。但這些結(jié)果與人們的期望值還相差甚遠(yuǎn)，如果按半金屬的性質(zhì)來推算其低溫隧穿磁電阻比值仍然較小，現(xiàn)在普遍認(rèn)為其主要原因是鐵磁層和絕緣層之間界面應(yīng)力和擴散產(chǎn)生“死層”，降低了鐵磁層

2、在界面處的自旋極化率，從而導(dǎo)致TMR不理想。本文的研究目的就是通過優(yōu)化隧道結(jié)制備工藝和各層材料的成分，盡量避免“死層”的產(chǎn)生，從而獲得理想的TMR，同時也希望借助于微觀結(jié)構(gòu)的分析來揭示錳氧化物隧道結(jié)的基本物理性質(zhì)，并取得了以下工作進(jìn)展與創(chuàng)新性成果： 首先，成功解決了磁控濺射制備La-Sr-Mn-O化合物的核心難題---成分偏析； 其次，回答了成分相同的La0.5Sr0.5MnO3薄膜呈現(xiàn)不同的磁狀態(tài)問題以及氧對薄膜磁狀態(tài)

3、的重要性； 最后，本文首次創(chuàng)新性的提出利用La1-xSrxMnO3不同的磁電狀態(tài)，通過成分調(diào)制的方法，制備出結(jié)構(gòu)為SrTiO3(001)-Sub/La0.7Sr0.3MnO3(001)[100nm]/La0.96Sr0.04MnO3(001)[5nm]/La0.7Sr0.3MnO3(001)[100nm]/Ir22Mn78[15nm]/Ni79Fe21[5nm]/Pt[20nm]自旋閥型隧道結(jié)，成功解決了界面“死層”的問題，使其

4、TMR比值達(dá)到9050％，為已見報道最好水平的5倍多。直接從實驗上證實了鐵磁性La0.7Sr0.3MnO3金屬氧化物的自旋極化率(99％)接近100％，具有很好的半金屬性質(zhì)。高分辨電鏡圖及電子全息圖等手段獲得的微觀結(jié)構(gòu)的測試結(jié)果也強有力的支持了本實驗結(jié)果：即良好的鐵磁層與絕緣層界面是La-Sr-Mn-O隧道結(jié)取得理想TMR的關(guān)鍵。 本論文的研究結(jié)果，不僅證實了設(shè)計與發(fā)展全La-Sr-Mn-O隧道結(jié)的重要學(xué)術(shù)意義與應(yīng)用價值，而且也