磁電多鐵性薄膜的制備及性能研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著薄膜材料在微電子技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，多鐵性薄膜材料成為人們研究的熱點(diǎn)，尤其是在探索其制備技術(shù)上，典型的制備技術(shù)包括MBE（分子束外延生長(zhǎng)）、MOCVD（金屬有機(jī)物氣相外延生長(zhǎng)）和PLD（脈沖激光沉積）。磁控濺射法具有沉積速率快，濺射出的薄膜純度高、致密性和均一性好等優(yōu)點(diǎn)，而且相較其它外延生長(zhǎng)方式，磁控濺射法與IC工業(yè)兼容，在工業(yè)界應(yīng)用最為廣泛。新出現(xiàn)的離軸磁控濺射（off-axis magnetron sputtering）克

2、服了傳統(tǒng)磁控濺射濺射粒子反刻蝕的缺點(diǎn)，改善了外延薄膜的質(zhì)量，大大提高了磁控濺射的應(yīng)用潛能。
　　本文首先用離軸射頻磁控濺射法在(001)、(110)和(111) SrTiO3和Nb摻雜SrTiO3單晶基片上成功生長(zhǎng)了400nm厚的高質(zhì)量的外延 BiFeO3薄膜。接著，不同厚度的CoFe鐵磁層又沉積在BiFeO3薄膜上形成異質(zhì)結(jié)。磁化曲線測(cè)試表明：在(001)和(110)-BiFeO3薄膜上都可以觀察到矯頑力的增加（即交換增強(qiáng)效應(yīng)）

3、和磁滯回線的偏移（即交換偏置效應(yīng)）。但沒(méi)有在CoFe/(111)BiFeO3異質(zhì)結(jié)中觀察到交換偏置現(xiàn)象。各向異性磁電阻測(cè)量支持這一結(jié)果。因此，我們認(rèn)為無(wú)論是109°鐵電疇、71°鐵電疇或者螺旋自旋結(jié)構(gòu)的破缺都可以導(dǎo)致交換偏置效應(yīng)，而在(110)-BiFeO3薄膜中發(fā)現(xiàn)大于70Oe的交換偏置場(chǎng)十分重要，這意味著一方面我們可以通過(guò)面外電場(chǎng)操控交換偏置，降低了器件設(shè)計(jì)的難度；另一方面，可以通過(guò)施加不同電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)控制電疇翻轉(zhuǎn)后的極化取向，從而有

4、望實(shí)現(xiàn)可逆的交換偏置場(chǎng)調(diào)控。
　　另外采用離軸磁控濺射法在(001) MgAl2O4(MAO)單晶基片上生長(zhǎng)0.6Pb(Zr0.52Ti0.48)O3-0.4NiFe2O4(PZT-NFO)外延薄膜，討論了溫度對(duì)于外延薄膜成相和磁性的影響，并且確定了850℃是制備PZT-NFO外延薄膜的最佳溫度；通過(guò)增加濺射時(shí)間提高薄膜的厚度，進(jìn)而改變NiFe2O4納米柱的長(zhǎng)徑比，由此我們研究了薄膜的形狀各向異性、靜磁相互作用以及鐵磁共振現(xiàn)象。由