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1、隨著大規(guī)模的信息和多媒體時(shí)代的到來,飛速發(fā)展的各種電子信息的交換及存儲(chǔ)越來越要求器件的存儲(chǔ)密度更高,速度更快、功耗更低、尺寸更小及重量更輕。以電子自旋為核心的下一代半導(dǎo)體電子器件成為目前人們研究的熱點(diǎn)。磁性金屬薄膜和半導(dǎo)體的集成結(jié)構(gòu)的制備以及匹配特性研究成為半導(dǎo)體自旋電子學(xué)新器件的關(guān)鍵性應(yīng)用基礎(chǔ)研究,目前正受到越來越多的重視。本論文以Fe3O4單晶外延薄膜為主要研究對(duì)象,運(yùn)用鐵磁共振,磁光克爾效應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)分析,對(duì)薄膜的磁各向異性和表(界
2、)面效應(yīng)等進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下:
1.在半導(dǎo)體GaAs上外延的Fe3O4薄膜是在外延Fe薄膜后,采用500 K溫度中、5×10-5 mbar的氧氣壓下原位熱處理合成的,利用RHEED監(jiān)控可見Fe3O4薄膜相對(duì)于Fe薄膜在結(jié)構(gòu)上旋轉(zhuǎn)了45°,因此其晶胞相對(duì)于GaAs晶胞也旋轉(zhuǎn)了45°,外延關(guān)系為Fe3O4(100)<011>//GaAs(100)<001>;而對(duì)于Fe3O4/MgO/GaAs(100)結(jié)構(gòu)的薄膜,同樣
3、的生長(zhǎng)工藝下,由于Fe層相對(duì)于MgO層旋轉(zhuǎn)了45°角,因此Fe3O4的晶胞是平行于GaAs晶胞生長(zhǎng)的,其外延關(guān)系為Fe3O4(100)<001>//MgO(100)<001>//GaAs(100)<001>。
2.Fe3O4(t)/GaAs(100)薄膜的厚度t變化對(duì)其磁各向異性有較大影響。隨著Fe3O4膜厚的增加,薄膜表現(xiàn)出的磁各項(xiàng)異性從以易軸為[0-11]方向的單軸各向異性為主,轉(zhuǎn)變到立方磁晶各向異性的逐漸長(zhǎng)大,以及最
4、終以立方磁晶各向異性為主的過程。
3.通過在GaAs(100)和Fe3O4之間添加勢(shì)壘層MgO來考察Fe3O4(3nm)/MgO(t)/GaAs(100)體系的磁性變化,結(jié)果表明隨著勢(shì)壘層MgO厚度的增加,易磁化方向從[0-11]逐漸向<001>轉(zhuǎn)動(dòng),磁各向異性由2度對(duì)稱的平面單軸各向異性過渡到四度對(duì)稱的平面立方各向異性。我們還首次發(fā)現(xiàn)當(dāng)MgO較厚時(shí),如4 nm,四度對(duì)稱的平面立方各向異性易磁化方向從<001>又轉(zhuǎn)回到<0
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