一、Al-Al_2O_3-铁磁金属隧道结界面的表征(英文)（论文文献综述）
孙勇[1]（2021）在《3d过渡金属稀磁半导体的磁性调控机制研究》文中认为稀磁半导体结合了磁学与半导体的特性,是一种能同时操控电荷与自旋自由度的新型自旋电子学基础材料。该领域研究的核心是实现材料的室温铁磁性。纯HfO2薄膜中弱铁磁性的发现给3d过渡金属稀磁半导体氧化物的研究带来了新的契机。ZnO作为3d过渡金属稀磁半导体的典型代表,研究其纳米材料的制备、铁磁性起源与调控具有重要的理论意义与应用前景。本文以d0类ZnO、dx类Co2+掺杂ZnO和fx类Ce3+掺杂ZnO稀磁半导体的磁性起源与调控机制为出发点,研究了dx类块体反铁磁NiO与fx类块体反铁磁CeO2纳米材料的室温铁磁性调控机制。并在稀磁半导体氧化物的基础上,研究了阴离子缺陷对纳米级铁氧体、类金属磷化物与氮化物的磁性影响,为稀磁半导体在自旋电子学方面的进一步应用加强了基础。本论文研究主要集中在以下方面:（1）d0类ZnO基稀磁半导体的合成与铁磁性研究。通过热解法合成了尺寸可控的单分散ZnO纳米颗粒、形貌无差异的Co-ZnO纳米颗粒与微纳结构无差异的Ce-ZnO多孔纳米片。对于单分散ZnO纳米颗粒,实验结果表明,相比于反铁磁特性的块体ZnO,样品表现出与氧缺陷浓度正相关的室温铁磁性,磁性从2.3 memu/g增强到12.8memu/g。针对ZnO磁性弱的缺点,我们对ZnO进行了磁性离子dx类Co2+与fx类Ce3+掺杂。相比于未掺杂ZnO,Co-ZnO纳米颗粒与Ce-ZnO多孔纳米片的饱和磁化强度分别提高至32.9 memu/g与27.1 memu/g,磁性离子有效地增强了样品的磁性,且磁性与表面氧缺陷浓度变化规律相一致。第一性原理计算显示,体系的磁性来源于氧缺陷诱导的O 2p轨道以及dx或fx类磁性元素的3d或4f轨道。结合实验与计算结果,我们建立了d0类ZnO基稀磁半导体“微纳结构-掺杂浓度/表面氧缺陷-磁性”的调控机制,对探索与理解3d过渡金属稀磁半导体的磁性起源与调控具有重要意义。（2）dx类NiO纳米团簇和fx类CeO2纳米材料的合成与铁磁性研究。通过溶剂热法和静电纺丝技术分别制备了由微小纳米晶自组装的dx类NiO纳米团簇和fx类CeO2纳米材料,研究了其铁磁性调控机制。实验结果表明,NiO纳米团簇经过空气退火,氧缺陷减小,其饱和磁化强度从144 memu/g减小到3 memu/g;CeO2纳米材料经过H2/Ar退火,氧缺陷增加,其饱和磁化强度从26.5 memu/g增加到45.8 memu/g,这说明氧缺陷对于dx类与fx类块体反铁磁稀磁半导体的室温铁磁性具有重要的增强作用。理论计算表明,氧缺陷的存在诱导了长程有序的“磁性离子-氧缺陷-磁性离子”亚铁磁耦合(Ni2+-Ov-Ni2+)或铁磁性耦合(Ce+4-σ-OV-Ce+4-σ),体系的磁矩主要来自因氧缺陷诱导的局域自旋O 2p轨道与磁性离子的磁性3d或4f轨道。因此氧缺陷对dx类与fx类块体反铁磁稀磁半导体铁磁性的调控具有重要意义。（3）在研究了氧缺陷对稀磁半导体氧化物的磁性调控机制上,我们进一步研究了氧缺陷对非化学计量比ZnxFe3-xO4纳米颗粒的磁学影响。采用热解法制备了尺寸可调的单分散非化学计量比ZnxFe3-xO4纳米颗粒。非化学计量比ZnxFe3-xO4纳米颗粒中Zn/Fe原子比与氧缺陷浓度均随着颗粒尺寸的增大而降低,导致其从超顺磁性转变为铁磁性。磁性圆二色谱表明,随着Zn/Fe原子比增加,Fe3+的自旋磁矩减小,轨道磁矩冻结,饱和磁化强度降低。经过空气退火,所有样品的饱和磁化强度降低,表明氧缺陷对其磁性有很大的影响。空气退火会降低氧缺陷浓度,部分Fe3+-OV-Fe3+铁磁耦合转变为Fe3+-OL-Fe3+反铁磁耦合。该工作通过调控化学计量比和氧缺陷浓度实现了对ZnxFe3-xO4磁性的调节,为理解和调控铁氧体的磁学性质提供了新的思路。（4）探究阴离子缺陷对3d过渡金属磷化物与氮化物的磁性影响。通过热解法和水热-氮化法分别制备了NiCoP纳米颗粒与CoN纳米棒。通过减少初始磷源量,增加NiCoP纳米颗粒中的磷缺陷,导致样品磁性显着增强,从2.9 memu增加到14.1memu/g。同时,NiCoP纳米颗粒与CoN纳米棒在H2/Ar氛围中退火分别了增加其表面磷缺陷和氮缺陷,诱导NiCoP纳米颗粒磁性从14.1 memu/g增加到22.7 memu/g,CoN纳米棒磁性从22.2 memu/g增加到30.4 memu/g。通过对磁化曲线的拟合,发现是阴离子缺陷的增加导致了样品中磁性粒子浓度增加,进而导致磁性提高。这主要是阴离子缺陷的增加导致邻近阴离子缺陷的磁性离子数目及其磁矩倾斜程度增加,诱导了更多的“磁性离子-阴离子缺陷-磁性离子”亚铁磁耦合,从而增强样品的磁性。这种阴离子缺陷对金属氧化物、磷化物、氮化物、碳化物和硫化物的磁性调控上具有重要意义。
饶瑞[2]（2021）在《La1-xCaxMnO3（x=0.1,0.3,0.5）压力下的磁性质以及磁电阻效应研究》文中研究说明钙钛矿结构锰氧化物具有许多独特的物理性质,例如庞磁电阻（CMR）、金属-绝缘体转变（MIT）、Jahn-Teller（J-T）畸变、电荷有序及相分离等。这些独特的性质使该体系可用于与磁电耦合、磁存储及隧道结等领域。具有分子式为R1-xAxMnO3的锰氧化物是该体系中重要的一员,其中R表示稀土金属元素(例如La3+、Nd3+),A代表碱土金属元素(例如Ca2+、Sr2+和Ba2+),Mn离子呈现Mn3+和Mn4+共存的混合价态。体系具有丰富的性质,如Mn3+-O-Mn4+双交换铁磁性,Mn3+-O-Mn3+或Mn4+-O-Mn4+之间超交换反铁磁性,Mn3+的eg电子与晶格相互作用所致的J-T畸变。R1-xAxMnO3的物理性质强烈依赖于掺杂水平。LaMnO3的基态是A型反铁磁绝缘体,其中Mn离子的价态是+3。La位掺杂Ca2+会引入+4价Mn离子,物理性质会发生显着变化。例如,当x=0.1时,La0.9Ca0.1MnO3在Tc以下温区是铁磁金属、铁磁绝缘与（倾斜）反铁磁绝缘相共存的状态。当x=0.3时,La0.7Ca0.3MnO3在Tc以下是铁磁金属态;随温度上升,Mn3+-O-Mn4+双交换相互作用与J-T畸变间的竞争诱导金属-绝缘体转变。当x=0.5时,La0.5Ca0.5MnO3处于电荷有序反铁磁和铁磁金属的相界。此外,由于电荷-自旋-轨道-晶格之间的相互作用能相当,一个微小的外在刺激如磁场/电场/压力就能引起性质上的显着变化,如磁场诱导的庞磁电阻效应和金属-绝缘体转变（MIT）,电场诱导的电致电阻效应,压力引起的电阻减小和MIT等。压力与温度、磁场一样,作为一种清洁且有效的手段,一方面,可以用于调控La1-xCaxMnO3的电/磁性质。另一方面,从原理上来说,压力能够调控J-T畸变,从而可以用于发现新现象和揭示物理机制。压力下的拉曼、电输运性质以及中子衍射研究有不少报道,但压力下的磁性质研究比较少。在本文中,我们将压力作为一种手段,研究压力对La1-xCaxMnO3的磁性质影响。本论文共分为六个章节,每个章节的内容如下:第一章首先介绍了La1-xCaxMnO3的晶体结构和基本性质,接着综述了压力效应和磁电阻效应研究进展。最后指出本论文的研究目的和意义。第二章介绍了La1-xCaxMnO3样品的制备方法和表征手段。第三章研究了La0.9Ca0.1MnO3多晶块体不同压力下的磁性质以及不同磁场下的电输运性质。常压下La0.9Ca0.1MnO3的顺磁-铁磁转变温度Tc=191 K,倾斜反铁磁转变温度TCA=68 K。在Tc以上为顺磁绝缘态,在Tc以下是铁磁绝缘、铁磁金属与倾斜反铁磁绝缘共存的相分离状态。压力使顺磁区铁磁团簇反铁磁耦合增强,使Mn离子有效磁矩减小,并伴随各向异性变化。压力抑制Tc附近的强J-T畸变,使Tc线性增加,压力系数d Tc/d P～15.9 K/GPa,同时使磁化强度增加。在Tc以下温区,压力使磁化强度减小,这个现象可归因于压力使铁磁金属相中弱J-T畸变的MnO6八面体畸变增强,使Mn离子磁矩倾斜排列。压力抑制倾斜反铁磁态,使倾斜反铁磁转变有关的各向异性逐渐消失,表明压力可能使Tc以下铁磁与倾斜反铁磁相分离态变为更均匀的倾斜磁状态。此外,磁场引起负磁电阻效应。MR在191 K和127 K位置分别出现一个峰值,分别源于磁场抑制自旋有关的散射以及使反铁磁绝缘相转变为铁磁金属相。第四章研究了La0.7Ca0.3MnO3多晶块体压力下的磁性质和磁场下的电输运性质。压力诱导Tc以上顺磁区域中的铁磁团簇反铁磁耦合;抑制Tc附近的J-T畸变,促进双交换作用,使Tc上升;使Tc以下铁磁金属区域的MnO6八面体畸变增强、磁化强度降低。MR在255 K位置出现一个峰值,源于磁场使双交换作用增强,eg电子动能增加。磁场增加,顺磁绝缘区域极化子输运的激活能降低。第五章研究了压力对半掺杂La0.5Ca0.5MnO3多晶块体样品磁性质的影响。压力使顺磁-铁磁转变温度Tc（226 K→223 K）和铁磁-反铁磁转变温度TN（180 K→175 K）降低,使电荷/轨道序转变温度TOO上升（70 K→74 K）。在TN以下,La0.5Ca0.5MnO3并非均匀的反铁磁相,而是反铁磁相与铁磁相共存的状态。压力使零场冷磁化强度发生改变(ΔMZFC)。在285 K以上顺磁区,ΔMZFC≈0。在T+/-<T<285 K的中间温度范围,ΔMZFC>0,这个磁化强度随压力增加的现象并非源于压力使双交换作用增强,压力诱导反铁磁到铁磁的转变是最可能的原因。而在T<T+/-的低温范围,ΔMZFC<0,可能的原因是压力诱导铁磁-反铁磁转变、改变反铁磁类型和增强J-T畸变。其中,T+/-对应ΔMZFC正/负值转变处的温度。T+/-上下压力效应的差异可能与低温区电荷/轨道序形成以及随温度演变有关。第六章以CoFe2O4/La0.7Ca0.3MnO3多晶块体为研究对象,在磁测量过程中施加压力以改变粒子间距,因而改变晶粒间的交换耦合、偶极相互作用和各向异性,研究它们对复合物磁性质的影响。主要结果如下:常压下,观察到因粒子各向异性差异所致的台阶式自发磁化。复合物中La0.7Ca0.3MnO3的磁转变温度Tc低于纯La0.7Ca0.3MnO3的Tc,归因于界面处晶格失配以及CoFe2O4和La0.7Ca0.3MnO3间Co（Fe）-O-Mn之间的超交换。低温区域压力使磁化强度减小,源于压力使La0.7Ca0.3MnO3中Mn3+O6八面体畸变增强、压力诱导各向异性以及压力增强的粒子间偶极相互作用。复合物10 K时的矫顽力Hc随压力增加而单调上升,源于压力诱导附加的各向异性,但剩磁比Mr/Ms随压力增加而减小,一方面,压力使Mn3+O6八面体畸变增强和压力诱导的各向异性使剩余磁化强度Mr减小,另一方面复合物的Ms比纯CoFe2O4的Ms大,所以导致Mr/Ms随压力增加而减小。总结与展望
周笑超[3]（2021）在《铁磁纳米结构中磁动力学的研究》文中研究表明近十数年来,随着自旋电子学中多种新物理和新效应的发现,以磁畴壁运动为特征的磁动力学研究逐渐趋向于朝着多物理效应的复杂多层膜体系发展,这一方面满足了现代电子信息技术追求工业化应用的需要,但另一方面也是建立健全不同体系中多场调控下的自旋动力学理论提出了迫切的需要,尤其是在人们研究重心转向复杂薄膜体系的当下,简单薄膜体系中磁畴壁研究等一些基本问题的空白亟待填补。在这样的背景下,本文主要研究了不同维度下简单薄膜体系中在多场调控下（外磁场、电场、各向异性场等）的特征磁畴结构和磁畴壁动力学,探索了单轴各向异性铁磁非晶薄膜中磁畴结构和磁畴壁运动以及磁性锯齿形纳米线中磁畴壁钉扎和运动的规律,并且对二维过渡金属硫族化合物/铁磁双层膜的新型垂直磁各向异性体系进行了一次成功的探索,为后续该体系内自旋相关器件的研究打下了坚实的材料基础。主要研究结果如下:1、突破了具有垂直各向异性的CoFeB薄膜体系的临界厚度,在2D MoSe2/CoFeB（3 nm）异质结构中获得了垂直磁各向异性。我们首先探索了溅射功率和退火工艺对高真空磁控溅射生长的CoFeB薄膜材料结构、阻尼和磁性的影响,并研究了溅射生长过程中面内诱导磁场对不同厚度CoFeB薄膜的磁性和磁各向异性的影响。在此之上,我们成功探索了在2D MoSe2/CoFeB双层膜体系中实现垂直磁各向异性（PMA）,填补了二维过渡金属硫族化合物/铁磁异质结中实现PMA的实验空白。通过元素分辨的XMCD测量技术我们研究了2D MoSe2/CoFeB界面诱导PMA的内在机制,指出了界面处3d磁性金属轨道角动量各向异性是导致PMA的直接原因,而进一步的分析表明界面原子d-d轨道杂化是导致3d金属轨道角动量产生各向异性的微观根源,基于此,我们预言2D WSe2/FM和2D WS2/FM两种体系中可能存在更强的PMA。同时,我们分析总结了 2D MoSe2/CoFeB双层膜体系中PMA随CoFeB组分和厚度的增强规律,为未来该异质结的制备指明了方向。值得注意的是,2D MoSe2/CoFeB双层膜中PMA临界厚度（tcr>3 nm）是传统PMA材料（tcr<1.5 nm）的两倍以上,而我们对MoSe2和Co的电子能带分析结果表明MoSe2在与CoFeB形成的异质结中具有自旋筛选的作用,以上众多优势使2D MoSe2/CoFeB双层膜具有成为主流自旋电子材料的潜力。2、在面内单轴磁各向异性的CoFeB薄膜体系中观察到了矩形磁畴,发现其相邻两边具有不同的磁畴壁类型,并揭示了两种磁畴壁的运动规律以及磁畴壁形态的变化规律。我们通过Kerr microscope和脉冲磁场系统研究了面内单轴磁各向异性CoFeB薄膜在面内脉冲磁场驱动下的翻转磁畴结构和自旋分布规律以及二维磁畴壁结构和运动特征。实验发现了在磁场与易轴平行时的特征矩形磁畴以及矩形磁畴壁运动,揭示了矩形磁畴壁相邻两边不同的磁畴壁类型（锯齿壁和直壁）和这两种类型磁畴壁在相同磁场下截然不同的运动规律,锯齿壁运动符合一维模型的线性预测其运动加速率μ=390 m s-1 mT1,稍高于铁磁单层膜纳米线中的加速率（≤300 ms-1 mT1）,而直壁则是钉扎体系内典型的爬行运动（Creep）符合爬行运动-1/4律的动力学描述。我们的实验研究表明这种同一体系内相同外场条件下的动力学差异来自于锯齿壁与磁钉扎特殊的相互作用关系使其在通过钉扎位时只发生锯齿形状的改变而其速度却可以不受钉扎的影响,从而实现（速度）无损通过,这一点实际上造成了锯齿壁处于无钉扎体系的事实,因而满足无钉扎条件下的线性运动关系。钉扎对于锯齿磁畴壁形状的影响在低磁场下尤为明显,但磁场过了某一个阈值后锯齿形状参数则仅仅取决于材料参数,我们的进一步的理论分析表明锯齿磁畴壁是体系各项静磁能相互竞争的平衡结果并给出了锯齿角的估算公式,与实验结果符合的很好。此外,宽条带中倾斜磁畴壁运动的研究揭示了一维模型的正比律关系中有效磁畴壁宽度Δeff的概念,指出了磁畴壁运动速度正比于运动方向上的Nee1磁矩翻转区域宽度,即μ∝Δeff=△/Sinθ其中Δ=（?）为本征磁畴壁宽度。我们的研究强调了面内易磁化薄膜中二维磁畴壁运动在磁畴壁基础研究中的重要意义,指出了在Dzyaloshinsky-Moriya Interaction效应之外面内磁各向异性场亦可导致非对称的磁畴壁动力学特征,这可能诱发人们对于非对称磁畴壁动力学来源问题的重新思考,同时对未来在二维体系内规范磁畴壁的运动尤其是锯齿磁畴壁的运动具有指导意义。3、在一维Zigzag纳米线的拐角处实现并观察到了磁畴壁钉扎,通过电学测量研究了其解钉扎和运动过程,发现了电流方向依赖性的单磁畴壁解钉扎的现象和原因。与二维磁畴壁运动不同,在准一维纳米线体系中磁畴壁的运动被严格束缚在纳米线内,此时磁畴壁的解钉扎和运动极大的依赖于纳米线的形状各向异性,在锯齿形纳米线中拐角处形状各向异性使其成为天然的磁畴壁钉扎位置,我们利用各向异性磁电阻效应在700 nm宽的双拐角Py锯齿纳米线中实验发现了电流方向依赖性的单磁畴壁解钉扎现象,即在同步解钉扎阈值电流密度之前一个较窄电流密度范围内（约6×1010 A m-2）极化电流仅能解钉扎一个拐角内的磁畴壁且该过程具有电流方向依赖性。通过模拟我们解析了这种单磁畴壁解钉扎的微磁学过程,揭示了其形成机制的两个关键因素:其一涡旋磁畴壁在拐角处钉扎势是空间非对称的且具有手性依赖性;其二极性涡旋磁畴壁的涡旋中心在电流作用下的马格努斯力（Magnus force）导致了涡旋壁钉扎势能量劈裂,进而造成两拐角中同手性涡旋壁解钉扎能产生差异。后者是单磁畴壁解钉扎的根本原因,而前者则是锯齿纳米线中发现的几种特殊的解钉扎和运动行为的直接原因,比如头对头分布和尾对尾分布中相反手性涡旋壁在能量和动力学上等价。此外我们的研究表明低阻尼体系中涡旋壁的呼吸运动将产生相当的自旋波耗散,可能是低阻尼体系涡旋壁运动的主要能量耗散模式。
王光宇[4]（2021）在《阻变效应在自旋电子器件中的应用》文中研究表明近年来,随着人类迈入大规模信息和多媒体时代,人们对电子产品存储性能的要求越来越高,例如:大容量、高密度、快存取、非易失以及小尺寸等。目前基于电荷存储的存储器尺寸已接近物理极限,急需寻找一种新的存储技术突破此瓶颈。阻变存储器以其简单的器件结构、高集成度和非易失性存储性能成为新一代存储器的有力竞争者。然而在研究过程中发现,当电子器件微型化至一定程度时量子效应对器件的影响往往不容忽视。自旋电子学的兴起涉及到电子学、磁学以及信息学等交叉学科,通过调控电子的自旋自由度将微电子技术与自旋相关效应相结合,为新一代电子器件的研究提供了新思路。目前,有关阻变效应的研究已经被广泛报导,人们提出了很多机制来解释阻变现象产生的原因,但到目前为止还没有一个统一的定论,依然是一个未解决的问题。肖特基势垒模型,隧穿效应以及导电细丝形成与断裂机制目前被人们广为认可,它们不仅表现出有趣的物理现象,还蕴含着丰富的物理机制。在本论文中,我们选取了MoOx材料作为研究对象,通过施加外电场对器件表现出的双极性可逆性调控开展了相应研究;另一方面我们将阻变效应和磁电阻效应相结合研究揭示了NiO材料阻变效应机制,对多功能器件的开发具有十分重要的科学意义;最后,将阻变效应应用于光伏效应中,为光伏器件的改进提供了一种新思路。具体内容如下:1.外置电场条件下双极性阻变现象的可逆性调控利用脉冲激光沉积技术制备了Pt/MoOx/ITO器件,器件表现出较好的双极性阻变性能。当外加电场值小于2.6V时,器件表现出反常的双极性阻变I-V曲线;当外加电场值大于2.6V时,器件表现出正常的双极性阻变现象。我们认为该现象产生的原因取决于外电场作用下薄膜内部氧空位偏移平衡位置的程度。此外,反常双极性阻变过程薄膜内部氧空位及其原平衡位置两者之间存在诱导偶极矩从而产生内建电场,因此I-V曲线电流极小值并未处于理论零场位置。2.不同厚度Al2O3绝缘层对NiO薄膜阻变效应的影响我们制备了NiFe/NiO/Pt和NiFe/Al2O3/NiO/Pt两种结构的器件,阻变效应测试结果显示两种结构器件均显示出单极性阻变现象。磁电阻的测试证实了在NiO薄膜内部金属Ni形成导电通道,Al2O3绝缘层的插入影响了导电细丝与上电极之间的间隙大小,从而使器件表现出由各向异性磁电阻（AMR）向隧穿磁电阻（TMR）的转变。器件处于高阻态下时我们并未测到明显的磁电阻行为,说明此时金属Ni导电通道已经完全断裂,电子的自旋在输运过程中无法被保持。3.串联电路对Ni/Al2O3/Ni不同阻态下的磁电阻效应的影响导电细丝被认为是形成单极性阻变效应的主要机制之一,可以通过磁电阻效应得到有效验证。然而,在测量过程中我们发现,器件内部导电金属丝的形成可控性非常差,样品往往在一瞬间跳变至低阻态。串联电阻的加入可有效控制电路中导电细丝的形成。串联电阻的增大,可以有效的增大低阻态的阻值。而随着低阻态薄膜阻值的增大,磁电阻不断减小,这时因为薄膜内部Ni导电丝的直径变小导致细丝表面非磁性散射增强。4.电极材料对无机钙钛矿薄膜阻变光伏效应的影响我们采用脉冲激光沉积技术制备了CsPbBr3半电池结构太阳能器件,顶电极材料选用Ag或非贵金属Ni。金属Ag作为顶电极时,器件表现出较为明显的负微分电阻特性,这是因为Ag/CsPbBr3界面处发生化学反应有Ag Br薄层生成而当金属Ni为顶电极时该现象消失。光伏效应测试中发现在高阻态下器件光伏效应得到明显改善,此处可以理解为薄膜在外加电场作用下缺陷被重新分布,提高了空穴-电子的传输效率。
吴磊[5]（2020）在《基于氧化物忆阻器的阻变存储与神经突触特性研究》文中指出大数据时代需要存储和处理的数据量呈现爆发式增长,而传统基于浮栅结构的存储器和基于冯.诺依曼构架的计算器已经达到技术瓶颈,发展逐渐变缓,因此寻找新的存储器件取代现有的浮栅式存储器以及发展新的计算系统已经成为学术领域和工业领域关注的重点。忆阻器尤其是阻变忆阻器因其速度快、能耗小、集成度密高、保持时间长以及能够实现对神经突触功能模拟等优点,被认为是下一代存储器和类脑计算网络最有力的竞争者。本文以基于HfO2薄膜的阻变忆阻器为主要研究对象,对基于氧化物的阻变忆阻器在非易失性存储、突触功能仿生模拟和神经网络构建方面进行研究。主要的研究内容如下:1.以ALD生长的HfO2薄膜作为阻变关键介质材料,制备了Pt/HfO2/Ti阻变器件,对其直流扫描下的阻变特性进行了研究。发现器件可以通过对Ti顶电极施加正向大电压进行Forming软击穿,随后表现出稳定的逆时针双极性阻变特性,负向Forming器件的稳定性极差。器件的Forming限制电流较高时可以起到很好的限制作用,但是小限制电流下,由于寄生电容产生的过冲电流的存在,器件依然会被Forming到较低的阻态。对不同氧化铪厚度器件的研究表明,器件的开关比以及阻值转变参数都随介质厚度的增加而增加,但10nm HfO2的器件良品率和器件稳定性最好。器件的高阻态阻值与器件面积呈负线性关系,低阻态与器件面积无关,结合器件高/低阻态阻值均随温度呈线性相关的结果,推断器件属于局部氧空位导电细丝导通和断裂形成的阻变效应。2.通过在ALD生长HfO2的过程中插入AL2O3的生长循环,制备了Al原子浓度为6.2%的Pt/Al:HfO2/Ti器件。通过对介质薄膜的XPS分析,发现Al掺杂HfO2介质的O结合能提高,氧空位的形成能降低,从而使得介质中的氧离子更容易脱离氧化铪晶格,形成较高浓度的氧空位,导致器件的高阻态时电流较大,器件的存储窗口降低,但是器件的阻值转变电压也降低,阻值分布均一性得到提高,并且表现出阻值渐变的特性,具备多值存储的潜力。通过改变Set扫描限制电流、Set/Reset脉冲电压幅值的方式实现了器件的20级稳定存储状态,而通过改变Set/Reset脉冲数量的操作方式,成功实现了35级的多值存储。3.研究了Crossbar结构对器件阻变参数的影响,发现器件的阻值转变电压降低,但良品率和器件的阻值分布均一性降低,器件之间的差异性变大。通过对器件进行氮气氛围退火处理发现,500°C退火后的器件各项阻变参数均有提高,且具备自限流特性。对不同厚度器件的Forming曲线的拟合发现,随着氧化铪层厚度的增加,器件初始态导电机制由P-F发射机制向肖特基发射机制转变,提出退火后的器件自限流特性的获得,是因为高温退火过程促进了Ti顶电极与HfO2的反应,产生一层较厚的氧化钛,起到限流与分压作用,而HfO2/Ti界面产生的氧空位在高温下向下扩散,使得器件内氧空位导电细丝的形成与断裂更稳定,器件的性能的提高。较厚氧化铪在初始态表现出的肖特基发射导电机制,则是因为退火过程降低了Pt/HfO2界面态,使界面的肖特基势垒效应更明显。4.制备和封装了不同规模的Crossbar结构1R阵列,并分析了不同的阵列测试方法对阵列操作的可靠性,发现未退火器件构成的阵列因不具备自限流特性而无法工作,浮空测试法因串联路径上器件的Forming电压不同而无法对阵列进行初始化操作,且存在很高的误操作概率,接地法因被选中字线上的电流过大而容易导致电极断裂或引线熔断,无法对大规模阵列进行初始化操作,但适合用于小电压读取器件阻值,1/3Vd测试法因未被选中字线和位线上的总电流过大而未能对阵列成功初始化,通过1/2Vd测试法成功地初始化了16×16个器件的阵列,而再大的32×32阵列因失效器件的数量多而导致漏电流太大,未能成功地初始化。对16×16阵列进行了100个循环的擦除/写入测试,发现阵列中失效器件的比例由12%增加到了31%,远高于单个器件进行循环的失效率。5.通过将忆阻器与MOS管串联制备了1T1R阵列,并搭建了双层全连接神经网络,对8×8手写数字图像识别准确率达到95.19%。通过将对忆阻器阵列中的器件随机替换为失效器件,发现处于低电导失效的器件对网络的识别准确率影响很小,而高电导失效器件的存在会使得网络识别准确率急剧下降。通过利用测试得到的忆阻器电导调节范围和精度数据,仿真计算了双层网络识别准确率与隐藏层神经元个数的关系,与按32位浮点数权值精度的神经网络相比,识别准确率相差不到1%。神经网络完成一次图像识别,忆阻器阵列所需功耗仅1.88n J。6.对退火处理的20nm HfO2器件的顺时针扫描易失性阻变特性进行了研究,发现器件并不需要进行Forming,操作电流远小于大电压Forming后的非易失性阻变循环转变电流,且阻值可以恢复到器件的初始状态。器件的阻值均随器件面积的增大而减小,低阻态阻值退化速度随温度的升高而加快。通过对器件Set和Reset过程的I-V曲线拟合表明器件属于肖特基导电机制,并提出Pt/HfO2/Ti器件的易失性阻变效应是由于Pt/HfO2界面附近陷阱态对电子的捕获和去捕获过程引起的。最后通过Pt/HfO2/Ti易失性阻变器件对神经突触的短时程增强、短时程抑制、短时记忆到长时记忆的转变以及STDP功能进行了模拟。
章晓敏[6]（2020）在《低维磁性材料的制备与表征》文中研究表明本论文通过物理和化学方法分别制备了磁性多层膜和准一维磁性材料,并分别表征了其晶体结构,研究了其磁学性质、以及派生出来的磁电、磁热性质。本论文工作主要分为三个方面,（1）用磁控溅射的方法制备了巨磁电阻（GMR）自旋阀结构IrMn/Co/Cu/Co及IrMn/Co/Cu/NiFe,并表征了其磁电阻及磁塞贝克效应;（2）分别采用电化学方法制备了Fe3Sn2纳米线,以及采用溶胶凝胶法制备了YIG纳米管,并研究和表征了其相关磁学性质;（3）用磁控溅射制备了CoTb薄膜及反铁磁/铁磁双钉扎结构Pt/IrMn/Co/IrMn,并利用洛伦兹电镜（LTEM）原位观测和研究了斯格明子及传统磁畴结构的演化过程。取得以下研究结果:（1）在Co/Cu/Co和NiFe/Cu/Co自旋阀结构中观测到了GMR效应及磁塞贝克效应,GMR效应导致了负的磁塞贝克系数,在实验中达到了-9%,而在我们简单的理论模型预测中为-11%。磁塞贝克效应的值要远高于各向异性塞贝克效应和其他可能的派生信号。磁塞贝克效应来自于铁磁层塞贝克系数的非零自旋极化以及不同自旋组态的自旋极化电流的调制。该项研究有助于未来发展高灵敏的温度和磁场传感器,并且对温度梯度驱动的磁场传感器有指导意义。特别是在当前铁磁层中赛贝克系数的自旋极化度很难测量的情况下,磁塞贝克效应也提供了一种估算特定铁磁层中赛贝克系数自旋极化度的有效方法。（2）通过电化学沉积方法合成制备了直径为80-100纳米、长度为10微米左右的Fe3Sn2纳米线。通过磁学表征其磁各向异性沿着轴向方向,而退火样品的磁各向异性要强于未退火样品,其原因是高温退火可以让晶粒组织更均一、质量更好。由矫顽力随角度的变化曲线可以鉴别该纳米线的磁化强度翻转模式为一致转动。矫顽力随温度的变化曲线符合热激活公式。饱和磁矩随温度的变化满足3/2布洛赫定律。饱和磁矩与温度的3/2次方成反比。（3）在阳极氧化铝（AAO）模板中使用常规溶胶-凝胶法成功合成了不同直径的Y3Fe5O12（钇铁石榴石,YIG）纳米管（NTs）。退火工艺800℃可获得YIG纯相。室温磁化强度测量表明着纳米管直径的增加,矫顽力显着降低。在场冷（FC）和零场冷（ZFC）模式下磁矩分别对温度的依赖特性表明,当温度降低时,YIG纳米管从类铁磁性（FM）的状态变为超顺磁性（SPM）状态（310 K–400 K）。随着YIG NT尺寸的减小,阻塞（blocking）温度急剧降低。在铁磁状态,三个不同样品的矫顽力满足热激活公式m=2时的数据拟合。饱和磁化强度的温度依赖性满足布洛赫的3/2定律。铁磁共振（FMR）的表征表明YIG NTs的吉尔伯特阻尼参数约为7～9×10-3。（4）在亚铁磁CoTb合金中,采用LTEM研究了各种磁畴状态。通过调节温度和外场,可以观察到迷宫畴的演变及其磁性斯格明子和磁泡的共存状态。在共存阶段进一步增加外加电场,发现只有斯格明子可以持续存在,所有磁泡都被湮灭了,这表明在垂直场和微小的平面场中斯格明子比磁泡更稳定,这在随后的微磁模拟中得到了进一步证实。（5）利用LTEM研究了Pt（2）/IrMn（10）/Co（n）/IrMn（10）/Si N交换偏置结构在不同Co磁化层厚度n=15,10,5,3nm的情况下,其样品在外磁场下的磁化翻转过程。当外加磁场沿着与交换偏置平行的方向变化时,样品的磁化翻转经历了单畴（饱和态）到涟漪畴、到180度畴、再到单畴（饱和）的变化过程。涟漪畴和180度畴可以同时出现与存在。当磁化层Co厚度较薄时,由于晶体缺陷与钉扎,在较高磁场下会始终存在难以饱和而消失的闭合畴。当外加磁场沿着与交换偏置垂直的方向变化时,样品只出现涟漪畴的90度旋转与湮灭、然后再旋转与出现的过程。
仵韵辰[7]（2020）在《垂直各向异性Co薄膜中的自旋轨道力矩效应研究》文中研究说明随着科学技术的发展,人们对各种电子器件的性能要求越来越高,这就促进了自旋电子学器件近年来的高速发展,基于巨磁电阻（GMR）效应和隧穿磁电阻（TMR）效应的磁电子学器件已经得到了迅速发展与广泛应用。如今人们逐渐对自旋电子器件的能量利用效率、热损耗、结构简易程度等方面提出了更高的要求,而基于自旋轨道力矩（SOT）效应的新型自旋电子学器件将能够满足这些需求。SOT器件使用电流代替传统的磁场,作为调控薄膜的磁矩、进而调控器件的电阻状态的手段。与磁场相比,使用电流进行调控省去了利用电磁铁将电流转化为磁场的过程,并且器件的整体结构更为简单,能量利用效率更高,热效应也更小,在电子工业领域拥有着极为广泛的应用前景。本论文以具有垂直磁各向异性的Co薄膜为核心,利用磁控溅射生长了不同结构的金属/氧化物多层薄膜,进一步制备成霍尔巴器件,系统研究了器件中的SOT效应,并在其基础上研究了以插入层为手段增强SOT效率的方法及其物理机制。此外,论文还对相关SOT器件的磁、电性能进行了研究,探索了器件中自旋流的来源。论文的主要创新成果如下:（1）在SiO2基片上制备了 Ta/Pt/C o/Pt多层膜,并以金属Ru作为插入层制备了 Ta/Pt/C o/Ru/Pt结构的多层膜,进而微纳加工制备成霍尔巴SOT器件,研究了金属Ru对两种多层膜器件中SOT效应的影响。实验发现,在Co厚度为0.6 nm和1.0 nm的多层膜中,插入Ru薄膜之后,其SOT诱导磁矩翻转的临界电流密度分别下降了 11.2%和45.1%。通过对器件进行谐波霍尔电压测试之后,我们分别计算了各结构中的SOT有效场。结果发现,使用Ru作为插入层能够显着增强SOT有效场。我们将这种增强效果归因于Co/Ru界面独特的自旋相关散射,即强烈反射主自旋电子而非次自旋电子。（2）分别制备了 Ta/Pt/Co/AlOx和Ta/Pt/Co/Ru/AlOx两种多层膜结构及SOT器件。对比测试了插入Ru层前后器件的SOT有效场随温度的变化趋势。并且将两组器件的自旋霍尔磁电阻（SMR）随温度的变化趋势也进行了对比。实验发现,插入Ru层前后,器件的SOT有效场都随着温度的降低而减小;而SMR的变化趋势却不同。插入Ru层前,器件的SMR随温度的降低而持续增大;插入Ru层后,SMR随温度降低先增大,后减小。我们将器件SOT与SMR随温度变化趋势不同的原因归因于Co/Ru界面产生的自旋流的影响。（3）制备了 Ta/Pt/C o/Tb/Pt 与 Ta/Pt/Co/Tb/AlOx 多层膜结构的 SOT 器件,并分别与没有插入稀土金属Tb的器件进行对比测试。研究发现,金属Tb的插入能够有效地减小SOT器件的临界翻转电流,增大其SOT有效场。随后,我们对器件的SOT有效场和SMR随温度的变化进行了测试。结果表明,插入Tb薄膜器件的SOT随温度降低先迅速增大,当温度低于100 K时转而减小。我们认为,这是因为Co/Tb薄膜在低温下发生了部分亚铁磁耦合。随着温度降低到接近温度补偿点,器件的SOT有效场迅速增大;而当温度低于薄膜的温度补偿点之后,其SOT有效场随温度降低而减小。
严志[8]（2019）在《二维材料/磁性半导体异质结磁性及输运性质的研究》文中认为自旋和电荷是电子所具有的两个内禀的属性。信息的处理和传输主要应用了电子的电荷属性,而自旋属性则被用作信息的储存,常常由磁性材料来完成。如果一种材料能够兼具电子的电荷属性和自旋属性,无疑将会促进自旋电子学器件的快速发展。稀磁半导体同时具有铁磁性和半导体的性质,吸引了研究者们的广泛关注。与此同时,随着电子器件的进一步小型化,将二维材料与自旋电子学相结合,已经成为新的发展趋势。利用不同二维金属、半导体和绝缘体材料堆垛起来构建的范德瓦尔斯异质结可以用来制造多种电子器件,例如自旋阀、磁隧道结以及光伏器件等。然而,在寻找具有高居里温度、高载流子迁移率以及高自旋极化率等特性的可行性材料方面仍然面临着重要的挑战。本论文采用第一性原理计算方法研究了稀磁半导体/石墨烯异质结的载流子迁移率和居里温度。此外,还研究了具有高自旋极化率的自旋阀及其输运性质。主要内容和结果如下:1.氧化物基稀磁半导体通常表现出高于室温的铁磁性,但低载流子迁移率限制了它们在新型自旋电子学器件中的应用。本章基于第一性原理计算,研究了（V,N）共掺杂ZnO（（V,N）ZnO）体系及其复合体系（V,N）ZnO/石墨烯的迁移率、电子性质和磁性。研究结果表明:与（V,N）ZnO相比,复合体系的电子迁移率明显增加了约三倍(从500 cm2V-1s-1到1500 cm2V-1s-1)。此外,我们发现复合体系的铁磁性比单独的（V,N）共掺杂ZnO的铁磁性更加稳定。利用平均场近似理论预估得到复合体系的居里温度约为630 K,大约是（V,N）ZnO（321 K）的两倍。该研究为实验上改善氧化物基稀磁半导体的载流子迁移率和居里温度提供了有效的理论指导。2.我们设计了一种基于范德华异质结的新型CrI3/h-BN/CrI3自旋阀,利用密度泛函理论结合非平衡格林函数的计算方法研究了该体系的电输运性质,研究结果表明该体系具有很强的自旋过滤效应。对于平行结构,所加偏压值在0-0.7V范围内,自旋极化率可达到75%以上,主要过滤掉自旋向下的态;对于反平行结构,在小偏压0-0.2V范围内只有自旋向下的电流,自旋极化率将近达到100%。此外,偏压在0-1.0V范围内,体系的隧穿磁阻在偏压小于0.3V时表现为负值,大于0.3V时为正值,且在0-1.0V之间最高可达到120%左右。该研究结果为实验上利用二维磁性材料制备新型自旋阀提供了有效的理论指导。
孔文洁[9]（2019）在《磁异质结中基于自旋轨道力矩的全电学磁矩翻转调控研究》文中认为从第一代磁场驱动型的磁随机存储器（MRAM）,到第二代基于自旋转移力矩（STT）效应的磁随机存储器,再到第三代基于自旋轨道力矩（SOT）效应的磁随机存储器,驱动磁性隧道结自由层磁矩翻转的力矩的更新迭代促进着磁随机存储器的阶跃性发展。最近几年,自旋轨道力矩效应的出现提供了一种低能耗、高速度的方式调控磁性薄膜的自发磁化状态。但是,在构建具有垂直磁各向异性的磁随机存储器时,实现在零外加磁场的条件下对磁随机存储器的基本构成单元──磁性隧道结的全电学调控仍面临原理性的科学难题。本论文着眼于该问题,并选题为“磁异质结中基于自旋轨道力矩的全电学磁矩翻转调控研究”,主要包括以下四个方面的研究工作:（1）制备了核心结构为Pd/Co/IrMn且具有垂直磁各向异性的磁性薄膜,通过微纳加工,将样品加工成霍尔条,这样就可以通过探测霍尔条的反常霍尔电阻表征磁性层的平均垂直磁矩。实验证明反铁磁材料IrMn能够同时提供自旋轨道力矩和面内的交换偏置场,实现零场下垂直Co层磁矩的确定性翻转,测得IrMn产生的面内交换偏置场为1.8 mT,并且零场下自旋轨道力矩驱动磁矩翻转的临界电流密度约为2.2×107A/cm2。（2）在垂直-垂直耦合的CoFeB/Ta/CoFeB人工反铁磁结构中,我们实验研究了在中间层Ta产生的自旋轨道力矩和层间耦合效应作用下,该人工反铁磁结构的磁矩翻转特性。实验观察到垂直磁矩的翻转行为如下:在施加沿电流方向的面内偏置场时,耦合着的两层CoFeB的垂直磁矩同时发生翻转。结合谐波测量和翻转实验,我们估算出在CoFeB/Ta/CoFeB人工反铁磁结构中电流产生类场力矩和类阻尼力矩的效率分别为0.74 mT/（MA/cm2）和0.60mT/（MA/cm2）,即施加特定的电流,产生的类场力矩是类阻尼力矩1.24倍。通过估算,厚度为1.3 nm的超薄Ta层的有效自旋霍尔角约为-0.158。同时,实验证明了在该人工反铁磁结构中由于缺少反演对称性破缺,不可能实现零场下磁矩的确定性翻转。（3）在制备出的垂直-面内耦合的CoFeB/Ta/CoFeB结构中,由于中间层Ta可以提供的层间耦合效应和自旋霍尔效应,垂直磁矩会感受到面内磁矩产生的面内有效场的作用。实验结果表明,制备出的垂直-面内耦合的磁结构中面内层具有面内的单轴各向异性而垂直层的易轴并非精确地沿着z轴,而是与z轴形成了大小为10o的夹角。在该垂直-面内耦合的CoFeB/Ta/CoFeB结构中,我们观察到了两种全电学调控的自旋轨道力矩驱动磁矩翻转的模式,分别是Z型和T型翻转模式。T型翻转模式的特点是电流沿着面内难轴方向施加,此时电流既垂直于垂直磁矩也垂直于面内磁矩,实验和理论均表明:难轴电流能够同时翻转面内层和垂直层的两层薄膜的磁矩,并且磁矩翻转的极性不受外加磁场的调控。在Z型翻转模式,电流沿面内易轴方向施加,在面内电流产生的自旋轨道力矩的驱动下,只有垂直层的磁矩发生翻转而面内层不发生翻转,并且垂直磁矩翻转的极性会受到沿电流方向施加的面内偏置磁场的调控（4）制备了薄膜结构为Ta（8）/Co40Fe40B20（2）/Ta（1.3）/Co40Fe40B20（0.6）/MgO（2.5）/Co40Fe40B20（1.2）/Ta（5）/Ru（5 nm）的垂直磁性隧道结,退火后,该磁性隧道结的自由层形成了垂直-面内耦合的CoFeB/Ta/CoFeB结构。通过微纳加工,制成了具有椭圆形结区并且其尺寸分别为5μm（短轴）-10μm（长轴）、5μm-15μm、5μm-20μm、10μm-20μm和10μm-30μm的微米级磁性隧道结,实验测得制备的磁性隧道结的隧穿磁电阻效应为43%50%。通过施加面内电流产生自旋轨道力矩,我们实现了磁性隧道结自由层磁矩的全电学调控,并且在面内偏置磁场的帮助下,系统地研究了磁性隧道结自由层磁矩的翻转特性。
齐志央[10]（2019）在《具有等离激元增强的纳米结构电子发射特性及其机理研究》文中提出目前,高亮度电子源中所用光电阴极多采用具备低功函数的碱金属（包括多碱合金）或具备负电子亲和势的III-V族化合物半导体材料,其具有较高的电子发射能力。相对于上述传统光电阴极及其较为单一的表面结构,新兴的纳米结构与材料有望实现对入射光的可控调制,进而实现对光电子发射的操控。表面等离激元光子学主要研究亚波长金属纳米结构独特的光学性质及其电子的动力学特性,以及光与物质的相互作用过程。表面等离激元的激发会伴随“光子吸收增强”、“局域场增强”和“能量传输特性”等重要特征,对于提高光电阴极电子发射能力有重要作用。本论文探索选用多种具有表面等离激元效应的纳米材料及其复合结构作为光电子发射体,包括周期性的金纳米结构、大面积金纳米颗粒/铯薄膜复合结构和碳纳米管/金纳米颗粒复合结构等,基于光调制扫描隧道显微镜和太赫兹自由电子激光器（电子枪与束测装置）对其电子发射特性开展了全面性的研究,对电子发射机制和增强机制进行了详实的理论分析。主要研究内容及成果如下:（1）设计出的周期性金属纳米结构阵列,其表面等离激元共振波长可匹配中心波长800 nm和532 nm的激励光源,论证了衬底材料特征对共振吸收和局域场分布的影响;选用极低表面粗糙度和低折射率的ITO玻璃作为衬底,利用电子束曝光工艺制备了金纳米棒和纳米三角板结构,利用聚焦离子束刻蚀工艺制备了金纳米孔和纳米光栅结构,借助微区光谱测试,充分地证实反射和透射光谱与设计吻合。（2）借助低功率的光调制扫描隧道显微镜,发现了大气条件下的等离激元增强光电子隧穿发射现象;利用薄膜快速热退火的方法制备了大面积不同尺寸的金纳米颗粒,部分解决了亚波长纳米金属阴极暂时难以实现大面积制备的问题;以800 nm的飞秒脉冲激光作为激励源进行了高真空环境中的光电子发射测试,实验表明当相关纳米结构的表面等离激元共振吸收峰匹配入射激光波长时,可实现最大的电子发射量子效率。（3）利用中国工程物理研究院应用电子学研究所太赫兹自由电子激光器的电子枪和束线测量装置进行了初步的光注入加载实验,以表面蒸镀一层铯原子薄膜的大面积金纳米颗粒结构作为发射源,采用532 nm的皮秒脉冲激光器作为激励光源;实验初步证明该复合纳米结构电子发射的量子效率达到10-510-4量级,束流初步测量得到的阴极热发射度为1.89 mm·mrad,满足自由电子激光器对电子源发射度的基本要求。（4）利用化学气相沉积和薄膜快速热退火方法制备出多种形貌金纳米颗粒修饰的垂直取向碳纳米管阵列,利用800 nm的飞秒脉冲激光作为激励光源,相关电子发射实验结果显示金颗粒修饰可显着增强碳纳米管的光电子发射,且颗粒局域表面等离激元共振波长接近入射激光波长时可获得最大的量子效率(10-5),电子发射能力伴随着激光功率的增加而增强;基于实验数据和电子发射理论基本证实了复合结构从表面等离激元增强的多光子吸收光电子发射可逐步过渡为强光波电场中的场致电子发射,电子发射最终进入空间电荷限制电流区。综上所述,本论文针对具有等离激元增强作用的新型纳米结构与材料在光电子发射器件中的应用展开了探索研究,部分解决了亚波长纳米金属阴极暂时难以大面积制备的问题,观察到了大气条件下的等离激元增强光电子隧穿发射现象,进行了电子束流特性的光注入加载测试分析,提出了利用新兴的纳米材料作为电子发射体。这些研究工作均为实现高稳定性高量子效率的新型纳米结构光电阴极提供了有潜力的技术途径。
二、Al-Al_2O_3-铁磁金属隧道结界面的表征(英文)（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Al-Al_2O_3-铁磁金属隧道结界面的表征(英文)（论文提纲范文）
（1）3d过渡金属稀磁半导体的磁性调控机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 巨磁阻效应 |
| 1.1.2 自旋阀 |
| 1.1.3 磁性隧道结 |
| 1.2 稀磁半导体的研究历史 |
| 1.2.1 第一代稀磁半导体 |
| 1.2.2 第二代稀磁半导体 |
| 1.2.3 第三代稀磁半导体 |
| 1.2.4 稀磁半导体氧化物 |
| 1.3 稀磁半导体的磁性起源机制 |
| 1.3.1 分子场理论 |
| 1.3.2 直接交换作用 |
| 1.3.3 超交换作用 |
| 1.3.4 Zener模型 |
| 1.3.5 RKKY模型 |
| 1.3.6 束缚磁化子模型 |
| 1.3.7 F色心机制 |
| 1.4 稀磁半导体氧化物的研究进展 |
| 1.4.1 稀磁半导体氧化物分类(d~0、d~x、f~0、f~x) |
| 1.4.2 d~0类ZnO稀磁半导体铁磁性研究 |
| 1.4.3 磁性元素掺杂ZnO稀磁半导体铁磁性研究 |
| 1.4.4 d~x类NiO稀磁半导体铁磁性研究 |
| 1.4.5 f~x类CeO_2稀磁半导体铁磁性研究 |
| 1.4.6 过渡金属磷化物铁磁性研究 |
| 1.5 论文研究思路与内容 |
| 1.5.1 研究思路与意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 制备与表征方法 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 样品的表征手段 |
| 2.3.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.3 透射电镜表征(TEM) |
| 2.3.4 球差校正透射电镜(ACTEM) |
| 2.3.5 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.3.6 光致发光(PL)谱 |
| 2.3.7 电子顺磁共振(EPR) |
| 2.3.8 磁圆二色性谱(XMCD) |
| 2.3.9 超导量子干涉仪(SQUID) |
| 第三章 单分散ZnO纳米颗粒的制备及室温铁磁性的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 ZnO纳米颗粒的形貌、结构以及成分表征 |
| 3.3.2 ZnO纳米颗粒的磁性表征 |
| 3.3.3 ZnO纳米颗粒的表面缺陷表征 |
| 3.3.4 ZnO纳米颗粒磁性与表面缺陷的关系构建 |
| 3.3.5 ZnO的磁性计算与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Co-ZnO纳米颗粒的制备及其室温铁磁性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Zn_(1-x)Co_xO纳米颗粒的形貌、结构以及成分表征 |
| 4.3.2 Zn_(1-x)Co_xO纳米颗粒的磁性表征 |
| 4.3.3 Zn_(1-x)Co_xO纳米颗粒表面缺陷表征 |
| 4.3.4 Zn_(1-x)Co_xO纳米颗粒退火实验表征 |
| 4.3.5 Zn_(1-x)Co_xO纳米颗粒的磁性拟合 |
| 4.3.6 Zn_(1-x)Co_xO磁性计算与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Ce-ZnO纳米片的制备及其室温铁磁性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Ce-ZnO纳米片的结构、形貌与成分表征 |
| 5.3.2 Ce-ZnO纳米片的磁性表征 |
| 5.3.3 Ce-ZnO纳米片的表面缺陷表征 |
| 5.3.4 Ce-ZnO纳米片的磁性与表面缺陷关系的构建 |
| 5.3.5 Ce-ZnO磁性计算与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 NiO纳米团簇的制备及其室温铁磁性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 NiO纳米团簇的结构、形貌与成分表征 |
| 6.3.2 NiO纳米团簇的磁性表征 |
| 6.3.3 NiO纳米团簇退火实验 |
| 6.3.4 NiO纳米团簇的磁性与表面缺陷关系的构建 |
| 6.3.5 NiO磁性计算与分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 CeO_2纳米材料的制备及其室温铁磁性研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验部分 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 CeO_2纳米材料的结构、形貌与成分表征 |
| 7.3.2 CeO_2纳米材料的磁性表征 |
| 7.3.3 CeO_2纳米材料的表面电子态分析 |
| 7.3.4 CeO_2纳米材料磁性与表面电子态的关系构建 |
| 7.3.5 CeO_2磁性计算与分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 单分散非化学计量比Zn_xFe_(3-x)O_4纳米颗粒的制备及其室温铁磁性研究 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 实验部分 |
| 8.3 结果与讨论 |
| 8.3.1 Zn_xFe_(3-x)O_4纳米颗粒的结构、形貌与成分表征 |
| 8.3.2 Zn_xFe_(3-x)O_4纳米颗粒的磁性表征 |
| 8.3.3 Zn_xFe_(3-x)O_4纳米颗粒退火实验 |
| 8.3.4 ZnFe_2O_4计算与分析 |
| 8.4 本章小结 |
| 第九章 NiCoP纳米颗粒的制备及其室温铁磁性研究 |
| 9.1 引言 |
| 9.2 样品制备 |
| 9.3 结果与讨论 |
| 9.3.1 NiCoP纳米颗粒结构、形貌与成分表征 |
| 9.3.2 NiCoP纳米颗粒磁性表征 |
| 9.3.3 NiCoP纳米颗粒表面电子态表征 |
| 9.3.4 NiCoP纳米颗粒磁性与表面缺陷关系的构建 |
| 9.3.5 NiCoP纳米颗粒退火实验 |
| 9.3.6 NiCoP计算与分析 |
| 9.4 CoN纳米棒的磁性研究 |
| 9.4.1 CoN纳米棒的制备 |
| 9.4.2 CoN纳米棒的结构形貌表征 |
| 9.4.3 CoN纳米棒的磁性表征 |
| 9.4.4 CoN纳米棒的表面电子态表征 |
| 9.5 本章小结 |
| 第十章 总结与展望 |
| 10.1 总结 |
| 10.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 1.发表学术论文 |
| 1.1 以第一作者发表 |
| 1.2 参与的学术论文 |
| 2.参与科研项目及科研获奖 |
| 2.1 参与科研项目 |
| 2.2 科研获奖 |
| 致谢 |
（2）La1-xCaxMnO3（x=0.1,0.3,0.5）压力下的磁性质以及磁电阻效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 La_(1-x)Ca_xMnO_3的结构与性质 |
| 1.1.1 La_(1-x)Ca_xMnO_3的晶体结构 |
| 1.1.2 La_(1-x)Ca_xMnO_3的磁与电性质 |
| 1.2 La_(1-x)Ca_xMnO_3压力效应研究 |
| 1.2.1 La_(1-x)Ca_xMnO_3压力下的电/磁输运性质研究 |
| 1.2.2 La_(1-x)Ca_xMnO_3压力下的拉曼研究 |
| 1.3 La_(1-x)Ca_xMnO_3的磁电阻效应 |
| 1.3.1 磁电阻概念 |
| 1.3.2 负磁电阻效应的机理 |
| 1.4 选题意义 |
| 第二章 样品制备方法和表征手段 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 样品制备方法 |
| 2.3 表征手段 |
| 2.3.1 X-射线衍射仪 |
| 2.3.2 磁性测量系统 |
| 2.3.3 综合物性测量系统 |
| 第三章 La_(0.9)Ca_(0.1)MnO_3压力下磁性质以及磁电阻效应研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 La_(0.9)Ca_(0.1)MnO_3的晶体结构 |
| 3.3 La_(0.9)Ca_(0.1)MnO_3压力下的磁性质 |
| 3.4 La_(0.9)Ca_(0.1)MnO_3的磁电阻效应 |
| 3.5 结论 |
| 第四章 La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3压力下磁性质以及磁电阻效应研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3的晶体结构 |
| 4.3 La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3压力下的磁性质 |
| 4.4 La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3的磁电阻效应 |
| 4.5 结论 |
| 第五章 La_(0.5)Ca_(0.5)MnO_3压力下磁性质以及磁电阻效应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 La_(0.5)Ca_(0.5)MnO_3的晶体结构 |
| 5.3 La_(0.5)Ca_(0.5)MnO_3的磁电阻效应 |
| 5.4 La_(0.5)Ca_(0.5)MnO_3压力下的磁性质 |
| 5.5 结论 |
| 第六章 CoFe_2O_4/La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3压力下的磁性质研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 CoFe_2O_4和CoFe_2O_4/La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3的晶体结构 |
| 6.3 CoFe_2O_4和CoFe_2O_4/La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3压力下的磁性质 |
| 6.4 结论 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的科研成果 |
| 致谢 |
（3）铁磁纳米结构中磁动力学的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 背景介绍 |
| 1.1.1 自旋电子学的兴起和发展 |
| 1.1.2 磁性存储技术的发展 |
| 1.1.3 磁畴壁逻辑器件的发展现状 |
| 1.2 磁介质中基本概念 |
| 1.2.1 磁性连续介质中各能量模型 |
| 1.2.2 磁畴和磁畴壁 |
| 1.2.3 垂直磁各向异性(PMA) |
| 1.3 磁畴壁动力学理论基础 |
| 1.3.1 LLG方程 |
| 1.3.2 磁畴壁运动的一维模型(1D model) |
| 1.3.3 STT效应和极化电流驱动磁畴壁运动的理论模型 |
| 本论文主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验仪器和研究方法 |
| 2.1 样品制备方法 |
| 2.1.1 磁控溅射 |
| 2.1.2 分子束外延(MBE) |
| 2.1.3 微结构加工技术 |
| 2.2 形貌和磁性表征 |
| 2.2.1 原子力显微镜和磁力显微镜(AFM/MFM) |
| 2.2.2 振动样品磁强计(VSM) |
| 2.2.3 铁磁共振(FMR) |
| 2.2.4 X射线磁性圆二色(XMCD) |
| 2.3 磁光克尔仪 |
| 2.3.1 磁光克尔效应(MOKE) |
| 2.3.2 水平磁光克尔仪(LMOKE) |
| 2.4 运动磁畴壁的测量 |
| 2.4.1 克尔显微仪 |
| 2.4.2 脉冲磁场 |
| 2.4.3 磁畴壁位移测量方法 |
| 2.4.4 磁畴壁运动的电学测量 |
| 2.5 微磁学模拟基础 |
| 2.5.1 微磁学模拟和计算 |
| 2.5.2 Mumax能量模型浅析 |
| 参考文献 |
| 第三章 CoFeB薄膜的制备和2D MoSe_2/CoFeB界面诱导的垂直磁各向异性 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 CoFeB磁性非晶薄膜的生长和影响因素 |
| 3.2.1 溅射功率对不同组分CoFeB磁性非晶薄膜生长的影响 |
| 3.2.2 退火对于CoFeB薄膜性质的影响 |
| 3.2.3 面内诱导场生长的不同厚度CoFeB薄膜磁性和磁各向异性 |
| 3.3 石墨化SiC基底上MoSe_2/CFB双层膜的制备和表征 |
| 3.3.1 石墨化SiC基底上MoSe_2/CFB双层膜的制备和表征 |
| 3.3.2 2D MoSe_2/CFB双层膜的XMCD磁滞回线和磁各向异性 |
| 3.4 MoSe_2/CFB界面诱导的垂直磁各向异性来源 |
| 3.4.1 界面各向异性轨道角动量的XMCD分析 |
| 3.4.2 界面PMA的微观根源——界面轨道杂化 |
| 3.4.3 界面能带匹配的第一性原理计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 面内磁各向异性CoFeB薄膜中的二维磁畴和磁畴壁运动 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 单轴磁各向异性CoFeB薄膜中的磁畴结构和磁场调控 |
| 4.2.1 CoFeB薄膜中面内矩形磁畴的形成条件 |
| 4.2.2 非平行磁场中的磁畴结构演变规律 |
| 4.3 矩形磁畴中的静态磁畴壁自旋分布特性 |
| 4.3.1 锯齿磁畴壁的结构特性的统计分析 |
| 4.3.2 锯齿磁畴壁的磁矩分布和能量模型 |
| 4.3.3 CoFeB薄膜中锯齿角的薄膜厚度依赖性 |
| 4.4 面内磁畴壁速度的磁场强度运动特性 |
| 4.4.1 面内矩形磁畴在平行磁场下的磁场强度依赖关系及理论模型 |
| 4.4.2 二维平面内的一维理论模型 |
| 4.5 磁场驱动CoFeB条带中倾斜的180°奈尔磁畴壁运动 |
| 4.5.1 CoFeB宽条带中倾斜磁畴壁的运动特征 |
| 4.5.2 磁性宽条带中倾斜180°Néel壁的微磁学模拟 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Zigzag铁磁纳米线中磁畴壁解钉扎和脉冲电流诱导的磁畴壁运动 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 两拐角Zigzag Ni_(80)Fe_(20)(Py)纳米线中电流诱导的磁畴壁运动 |
| 5.2.1 两拐角锯齿形纳米线中的磁电阻和微磁模拟 |
| 5.2.2 两拐角锯齿纳米线中电流驱动的非同步磁畴壁解钉扎 |
| 5.2.3 非同步磁畴壁解钉扎微磁解析 |
| 5.2.4 马格努斯力对于拐角涡旋壁钉扎的异化 |
| 5.2.5 不同张角锯齿纳米线中磁畴壁的解钉扎行为 |
| 5.3 涡旋磁畴壁的耗散运动 |
| 5.3.1 阻尼对于磁畴壁运动的影响 |
| 5.3.2 磁畴壁运动的阻尼耗散和自旋波耗散 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 工作总结与展望 |
| 博士期间已发表和待发表的学术论文 |
| 致谢 |
（4）阻变效应在自旋电子器件中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 自旋电子学的兴起 |
| 1.2 阻变效应简介 |
| 1.2.1 阻变效应分类 |
| 1.2.2 阻变效应机制研究 |
| 1.3 磁电阻理论 |
| 1.3.1 正常磁电阻(OMR) |
| 1.3.2 各向异性磁电阻(AMR) |
| 1.3.3 隧穿磁电阻(TMR) |
| 1.3.4 巨磁电阻效应(GMR) |
| 1.4 钙钛矿材料简介 |
| 1.4.1 钙钛矿晶体结构 |
| 1.4.2 CsPb Br_3光伏和阻变效应研究现状 |
| 1.5 本论文的选题依据和内容安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 样品的制备与测试 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 薄膜样品的制备方法 |
| 2.2.1 薄膜材料的靶材制备方法 |
| 2.2.2 薄膜生长技术简介 |
| 2.2.3 引线键合技术 |
| 2.3 样品电磁性能测试 |
| 2.3.1 薄膜阻变效应测试系统 |
| 2.3.2 磁电阻测试系统 |
| 2.4 薄膜样品结构和形貌表征 |
| 2.4.1 X射线衍射技术(XRD) |
| 2.4.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.4.3 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 外置电场条件下双极性阻变现象的可逆性调控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Pt/MoO_x/ITO薄膜的制备与表征 |
| 3.3 Pt/MoO_x/ITO器件阻变性能 |
| 3.4 阻变现象的转换机制与导电机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 不同厚度Al_2O_3绝缘层对NiO薄膜阻变效应的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 NiFe/NiO/Pt/Ti/Si样品的制备与表征 |
| 4.3 NiO薄膜单极性阻变效应测试 |
| 4.4 器件物理机制分析 |
| 4.5 低阻态NiO器件磁电阻效应 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 串联电路对Ni/Al_2O_3/Ni不同阻态下的磁电阻效应的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品的制备 |
| 5.3 串联分压电阻对单极性阻变效应的影响 |
| 5.4 Ni/Al_2O_3/Ni器件不同电阻态磁电阻效应 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 电极材料对无机钙钛矿薄膜阻变光伏效应的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 CsPb Br_3薄膜样品的制备 |
| 6.3 CsPb Br_3薄膜表征 |
| 6.4 CsPb Br_3阻变效应的测试 |
| 6.5 CsPb Br_3阻变效应的物理机制研究 |
| 6.6 阻变效应对光伏现象的影响 |
| 6.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结和展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 论文的不足 |
| 7.3 展望 |
| 攻读博士学位期间论文发表情况 |
| 致谢 |
（5）基于氧化物忆阻器的阻变存储与神经突触特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 阻变器件与忆阻器 |
| 1.2.2 阴离子型器件 |
| 1.2.3 阳离子型器件 |
| 1.3 阻变存储器研究进展 |
| 1.4 忆阻神经网络研究进展 |
| 1.4.1 基于忆阻器的人工神经网络研究进展 |
| 1.4.2 基于忆阻器的脉冲神经网络研究进展 |
| 1.5 阻变器件的制备及表征技术 |
| 1.5.1 阻变器件的制备工艺和设备 |
| 1.5.2 表征和测试方法 |
| 1.6 本文组织结构与研究思路 |
| 第二章 基于氧化物忆阻器的阻变特性研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 岛状Pt/HfO_2/Ti阻变器件的制备与薄膜表征 |
| 2.2.1 岛状Pt/HfO_2/Ti阻变器件的制备 |
| 2.2.2 HfO2 薄膜介质的表征 |
| 2.3 基于Pt/HfO_2/Ti器件的双极性阻变特性分析 |
| 2.3.1 器件的直流扫描阻变特性 |
| 2.3.2 Forming操作对器件阻变特性的影响 |
| 2.3.3 氧化铪厚度对器件阻变特性的影响 |
| 2.3.4 器件面积对器件阻变特性的影响 |
| 2.3.5 器件差异性分析和可靠性测试 |
| 2.3.6 Pt/HfO_2/Ti器件阻变机理分析 |
| 2.4 Al掺杂HfO_2阻变器件的多值存储特性研究 |
| 2.4.1 Al掺杂HfO_2薄膜的制备与分析 |
| 2.4.2 Pt/Al:HfO_2/Ti器件的阻变特性测试 |
| 2.4.3 Pt/Al:HfO_2/Ti器件阻变机理分析 |
| 2.4.4 Pt/Al:HfO_2/Ti器件多值存储的实现 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于氧化铪忆阻器的存储阵列研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 器件结构对阻变特性的影响 |
| 3.2.1 Crossbar结构Pt/HfO_2/Ti器件的制备 |
| 3.2.2 Crossbar结构Pt/HfO_2/Ti器件阻变特性分析 |
| 3.3 基于氮气退火处理的Pt/HfO_2/Ti自限流器件研究 |
| 3.3.1 氮气退火处理实现自限流特性 |
| 3.3.2 氮气退火处理对Pt/HfO_2/Ti器件阻变存储特性的改善 |
| 3.3.3 氮气退火处理Pt/HfO_2/Ti器件的阻变机理分析 |
| 3.4 基于Pt/HfO_2/Ti器件的Crossbar阵列研究 |
| 3.4.1 基于Pt/HfO_2/Ti器件Crossbar结构阵列的制备与封装 |
| 3.4.2 不同电学测试方法对1R阵列性能的影响 |
| 3.4.3 不同规模1R阵列的测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于氧化物忆阻器的神经网络应用 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 误差反向传播算法 |
| 4.3 基于Al掺杂HfO_2器件的1T1R忆阻阵列 |
| 4.3.1 忆阻器件与阵列的制备 |
| 4.3.2 1T1R单元阻变特性测试 |
| 4.4 全连接神经网络系统结构 |
| 4.5 权重阵列训练过程与图像识别结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于忆阻器的突触可塑性模拟研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 氮气退火处理Pt/HfO_2/Ti器件易失性阻变特性研究 |
| 5.2.1 氮气退火处理Pt/HfO_2/Ti器件易失性循环扫描测试 |
| 5.2.2 氮气退火处理Pt/HfO_2/Ti器件易失性阻变机理研究 |
| 5.3 基于Pt/HfO_2/Ti忆阻器的突触可塑性研究 |
| 5.3.1 Pt/HfO_2/Ti器件对突触记忆功能的模拟 |
| 5.3.2 活动时序依赖可塑性模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）低维磁性材料的制备与表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁性薄膜及自旋电子学相关效应 |
| 1.1.1 磁性薄膜 |
| 1.1.2 巨磁电阻效应 |
| 1.1.3 自旋卡诺电子学 |
| 1.2 一维磁性材料及相关物理效应 |
| 1.2.1 一维磁性纳米材料 |
| 1.2.2 一维磁性纳米材料相关物理效应 |
| 1.3 磁畴理论及斯格明子相关研究进展 |
| 1.3.1 磁畴理论 |
| 1.3.2 斯格明子相关研究进展 |
| 1.4 本论文的主要内容和结构 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 样品的制备与微加工 |
| 2.1.1 薄膜制备与图形化 |
| 2.1.2 电化学沉积 |
| 2.1.3 溶胶凝胶法 |
| 2.2 表征手段 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.2 X射线衍射仪 |
| 2.2.3 振动样品磁强计 |
| 2.2.4 综合物性测量系统(PPMS) |
| 2.2.5 洛伦兹电镜 |
| 第3章 GMR自旋阀结构中的磁塞贝克效应 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 样品制备 |
| 3.3 磁塞贝克效应的实验观测 |
| 3.4 理论分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 准一维磁性纳米结构的制备和表征 |
| 4.1 Fe_3Sn_2磁性纳米线的制备和表征 |
| 4.2 YIG纳米管的制备与表征 |
| 4.2.1 研究背景 |
| 4.2.2 YIG纳米管的制备与结构表征 |
| 4.2.3 磁性性质表征与顺磁共振表征 |
| 第5章 薄膜体系中磁斯格明子及磁畴演化研究 |
| 5.1 CoTb薄膜中磁斯格明子与磁泡共存的研究 |
| 5.1.1 背景介绍 |
| 5.1.2 样品制备与结构表征 |
| 5.1.3 磁斯格明子与磁泡共存的研究 |
| 5.2 Pt/IrMn/Co/IrMn双钉扎薄膜磁化翻转过程中的磁化研究 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）垂直各向异性Co薄膜中的自旋轨道力矩效应研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 绪论 |
| 2.1 自旋电子学简介 |
| 2.2 现代磁学及自旋概念的提出 |
| 2.3 纯自旋流及其相关物理效应 |
| 2.3.1 自旋泵浦效应 |
| 2.3.2 自旋霍尔效应 |
| 2.3.3 自旋塞贝克效应 |
| 2.4 自旋电子学的发展与应用 |
| 2.4.1 巨磁电阻效应(GMR) |
| 2.4.2 隧穿磁电阻效应(TMR) |
| 2.4.3 自旋转移力矩(STT)效应 |
| 2.4.4 自旋轨道力矩(SOT)效应 |
| 2.5 本论文所研究问题的提出及论文整体安排 |
| 3 样品的制备与表征 |
| 3.1 多层膜的制备 |
| 3.1.1 磁控溅射系统 |
| 3.1.2 脉冲激光沉积 |
| 3.1.3 高真空蒸发镀膜系统 |
| 3.2 SOT器件的加工 |
| 3.2.1 电子束曝光(EBL)技术 |
| 3.2.2 紫外曝光(UVL)技术 |
| 3.2.3 氩离子刻蚀 |
| 3.2.4 微纳加工流程 |
| 3.3 样品表征与测试 |
| 3.3.1 X射线衍射 |
| 3.3.2 振动样品磁强计 |
| 3.3.3 常温电输运测试 |
| 3.3.4 低温电输运测试 |
| 4 Ru插入层对Pt/Co/Pt多层膜结构中SOT效应的影响 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Ru层厚度不同的样品测试 |
| 4.3.2 对比样品的SOT诱导磁矩翻转信号测量及分析 |
| 4.3.3 机制分析与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Pt/Co/Ru/AlOx多层膜结构中的SOT与SMR效应 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 多层膜的磁性表征与SOT测试 |
| 5.3.2 霍尔巴器件的SMR测试 |
| 5.3.3 分析与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 稀土Tb插入层对Pt/Co/Pt多层膜结构中SOT效应的影响 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 室温下多层膜的垂直磁各向异性表征与SOT测试 |
| 6.3.2 器件的变温SMR与SOT测试 |
| 6.3.3 分析与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）二维材料/磁性半导体异质结磁性及输运性质的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 ZnO基稀磁半导体的研究背景 |
| 1.3 新型二维材料概述 |
| 1.3.1 石墨烯 |
| 1.3.2 六方氮化硼 |
| 1.3.3 三卤化铬 |
| 1.4 范德瓦尔斯异质结 |
| 1.5 隧穿磁电阻(TMR) |
| 1.6 本论文的主要内容 |
| 2 理论基础和软件介绍 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 第一性原理 |
| 2.3 密度泛函理论 |
| 2.3.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.3.2 KS方程(Kohn-Sham) |
| 2.4 交换关联泛函 |
| 2.4.1 局域密度近似(LDA) |
| 2.4.2 广义梯度近似(GGA) |
| 2.5 赝势 |
| 2.6 非平衡格林函数 |
| 2.6.1 非平衡格林函数概述 |
| 2.6.2 非平衡格林函数的三大方程 |
| 2.7 计算的相关软件 |
| 2.7.1 VASP软件 |
| 2.7.2 NanoDcal软件 |
| 2.7.3 Material Studio软件 |
| 2.7.4 Device Studio软件 |
| 3 近邻效应对n-p共掺杂ZnO基稀磁半导体的载流子迁移率和居里温度的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 (V,N)ZnO和(V,N)ZnO/G的结构 |
| 3.3.2 (V,N)ZnO和(V,N)ZnO/G的载流子迁移率 |
| 3.3.3 (V,N)ZnO和(V,N)ZnO/G的电子结构 |
| 3.3.4 (V,N)ZnO和(V,N)ZnO/G的磁性和差分电荷密度 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于CrI_3/h-BN/CrI_3范德瓦尔斯自旋阀的电输运性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算细节 |
| 4.2.1 VASP软件相关参数设置 |
| 4.2.2 NanoDcal软件相关参数设置 |
| 4.2.3 CrI_3 能带对比 |
| 4.2.4 输运结构模型的构建 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 全文总结 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（9）磁异质结中基于自旋轨道力矩的全电学磁矩翻转调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 自旋电子学简介 |
| 1.2 磁性隧道结发展概述 |
| 1.3 磁性薄膜的磁各向异性 |
| 1.4 自旋-轨道耦合效应 |
| 1.4.1 自旋-轨道耦合效应的物理起源 |
| 1.4.2 自旋霍尔效应 |
| 1.4.3 Rashba效应 |
| 1.4.4 Dzyaloshinskii-Moria相互作用 |
| 1.5 自旋轨道力矩效应 |
| 1.6 利用自旋轨道力矩效应调控薄膜的磁特性 |
| 1.7 本论文的研究内容和结构 |
| 第二章 实验方法 |
| 2.1 薄膜样品制备方法 |
| 2.1.1 磁控溅射镀膜方法 |
| 2.1.2 退火工艺 |
| 2.2 微纳加工技术 |
| 2.2.1 紫外曝光技术 |
| 2.2.2 电子束曝光技术 |
| 2.2.3 氩离子刻蚀 |
| 2.3 样品的微纳加工过程 |
| 2.3.1 微米磁性隧道结的制备过程 |
| 2.3.2 微米霍尔条的微纳加工过程 |
| 2.4 磁电输运性质测量方法 |
| 2.4.1 振动样品磁强计 |
| 2.4.2 综合物性测量系统 |
| 2.4.3 三维磁场探针台系统 |
| 2.4.4 反常霍尔电阻的测量 |
| 第三章 基于IrMn的 SOT效应实现全电学调控垂直磁矩翻转的研究 |
| 3.1 自旋轨道力矩驱动垂直磁矩翻转时面内偏置场的必要性 |
| 3.2 交换偏置体系自旋轨道力矩效应的研究背景 |
| 3.3 IrMn的交换偏置效应和自旋霍尔效应 |
| 3.4 Pd/Co/IrMn异质结构中自旋轨道力矩驱动磁矩零场翻转 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 基于SOT效应的CoFeB/Ta/CoFeB人工反铁磁结构中垂直磁矩翻转研究 |
| 4.1 人工反铁磁结构中自旋轨道力矩效应的研究背景 |
| 4.2 Ta插层的层间耦合效应和自旋霍尔效应 |
| 4.3 CoFeB/Ta/CoFeB人工反铁磁结构的有效自旋霍尔角 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 垂直-面内耦合的CoFeB/Ta/CoFeB异质结构的两种翻转模式 |
| 5.1 垂直-面内耦合结构中自旋轨道力矩效应的研究背景 |
| 5.2 样品表征 |
| 5.3 自旋轨道力矩驱动磁矩翻转的Z型模式的实验和模拟 |
| 5.4 自旋轨道力矩驱动磁矩翻转的T型模式的实验和模拟 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 基于SOT效应磁性隧道结中全电学调控磁矩翻转特性研究 |
| 6.1 磁性隧道结中自旋轨道力矩效应的研究进展简介 |
| 6.2 垂直-面内耦合的磁结构为自由层的磁性隧道结的制备和表征 |
| 6.3 垂直-面内耦合的磁结构为自由层的磁性隧道结的SOT效应 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 论文小结和研究展望 |
| 7.1 论文小结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及发表文章目录 |
| 专利申请 |
| 获奖情况 |
| 参加学术会议情况 |
| 致谢 |
（10）具有等离激元增强的纳米结构电子发射特性及其机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光电子发射器件的研究与应用现状 |
| 1.2.1 光电子发射的概念及工作原理 |
| 1.2.2 光电子发射器件的应用现状 |
| 1.3 表面等离激元在增强光电子发射中的应用研究 |
| 1.3.1 表面等离激元的概念 |
| 1.3.2 表面等离激元的重要物理特性 |
| 1.3.3 表面等离激元在增强光电子发射中的研究 |
| 1.4 本论文的主要研究内容安排 |
| 第二章 周期性金属纳米结构应用于光电子发射的设计与制备研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于时域有限差分法的金纳米结构仿真设计 |
| 2.2.1 时域有限差分模拟方法的特点 |
| 2.2.2 周期性金纳米结构的衬底选择仿真设计 |
| 2.2.3 周期性金纳米结构的形状与尺寸优化设计 |
| 2.3 周期性金纳米结构的加工制备 |
| 2.3.1 ITO衬底的选择与表征分析 |
| 2.3.2 电子束曝光技术制备金纳米结构 |
| 2.3.3 聚焦离子束刻蚀技术制备金纳米结构 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于光调制扫描隧道显微镜和真空光电测试系统的金纳米结构发射特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于光调制扫描隧道显微镜的金纳米结构光电子发射实验研究 |
| 3.2.1 扫描隧道显微镜的简介 |
| 3.2.2 光调制扫描隧道显微镜的电子发射特性测试 |
| 3.3 金纳米结构在飞秒脉冲激光照射下的实验研究 |
| 3.3.1 大面积金纳米颗粒的制备与表征分析 |
| 3.3.2 测试系统的搭建与阴极样品真空封装 |
| 3.3.3 金纳米颗粒样品在飞秒激光照射下的光电子发射特性分析 |
| 3.3.4 金纳米颗粒样品的表面等离激元增强效应与量子效率和响应特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 金纳米结构与铯表面修饰的光电子发射及其束流特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 金纳米结构的制备与表征分析 |
| 4.3 基于THz-FEL电子枪的电子束加载测试 |
| 4.3.1 THz-FEL电子枪测试装置简介 |
| 4.3.2 金纳米颗粒样品的光电子发射初步测试 |
| 4.3.3 铯原子薄膜的表面修饰与光电子发射特性测试 |
| 4.4 金颗粒/铯薄膜复合纳米结构阴极的热发射度测量 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 碳纳米管与金纳米颗粒复合结构的光电子发射特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 碳纳米管的物理特性及实验制备 |
| 5.2.1 碳纳米管的结构与物理特性 |
| 5.2.2 碳纳米管的实验制备 |
| 5.3 金纳米颗粒的修饰与阴极样品真空封装 |
| 5.3.1 金纳米颗粒修饰碳纳米管 |
| 5.3.2 阴极样品真空封装与测试装置 |
| 5.4 碳纳米管与金纳米颗粒复合结构的光电子发射特性测试与分析 |
| 5.4.1 普通连续激光照射辅助的场发射特性研究 |
| 5.4.2 飞秒脉冲激光照射下的发射特性研究 |
| 5.4.3 表面等离激元增强电子发射的机理解释 |
| 5.4.4 光电子发射的量子效率与响应特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 研究内容总结 |
| 6.2 进一步研究的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、Al-Al_2O_3-铁磁金属隧道结界面的表征(英文)（论文参考文献）
- [1]3d过渡金属稀磁半导体的磁性调控机制研究[D]. 孙勇. 西北大学, 2021(12)
- [2]La1-xCaxMnO3（x=0.1,0.3,0.5）压力下的磁性质以及磁电阻效应研究[D]. 饶瑞. 安徽大学, 2021
- [3]铁磁纳米结构中磁动力学的研究[D]. 周笑超. 东南大学, 2021(02)
- [4]阻变效应在自旋电子器件中的应用[D]. 王光宇. 东南大学, 2021
- [5]基于氧化物忆阻器的阻变存储与神经突触特性研究[D]. 吴磊. 西安电子科技大学, 2020(02)
- [6]低维磁性材料的制备与表征[D]. 章晓敏. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2020(01)
- [7]垂直各向异性Co薄膜中的自旋轨道力矩效应研究[D]. 仵韵辰. 北京科技大学, 2020(01)
- [8]二维材料/磁性半导体异质结磁性及输运性质的研究[D]. 严志. 山西师范大学, 2019(07)
- [9]磁异质结中基于自旋轨道力矩的全电学磁矩翻转调控研究[D]. 孔文洁. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2019(09)
- [10]具有等离激元增强的纳米结构电子发射特性及其机理研究[D]. 齐志央. 东南大学, 2019(03)