基于MgO的非雙勢壘磁性隧道結輸運和噪聲特性的研究.pdf

1、磁性隧道結由于具有高的隧穿磁電阻，目前已經(jīng)成為磁性傳感器、磁性隨機存儲器等的基本單元。探索磁性隧道結的輸運特性和噪聲信號以及提高磁性隧道結的信噪比在工業(yè)上的應用至關重要。本論文研究的是基于 MgO的非雙勢壘磁性隧道結輸運和噪聲特性，工作內(nèi)容主要分為以下四個部分：
　　1.了解稀釋制冷機工作原理和降溫過程。稀釋制冷機是利用超流He4稀釋He3的方法制冷降溫，這一個理論在1951年提出，在1965年實現(xiàn)。降溫過程：（1）利用真空泵使得

2、稀釋制冷機的各個腔體處于真空狀態(tài)；（2）利用壓縮機壓縮He4來使得稀釋制冷機的OVC降溫到50 K，IVC降溫到3 K；（3）利用He3和 He4循環(huán)，使得制冷機中混合腔的溫度降溫到10 mK。
　　2.搭建室溫矢量磁場輸運測量平臺并對其進行校準，以及在室溫矢量磁場輸運測量平臺上的初步測試結果。我們設計了一個矢量磁體，可以產(chǎn)生面內(nèi)任意方向的磁場，這樣可以使得磁場轉動。磁體配置的電源是程序可控制的，用聯(lián)眾高斯計對磁場的大小進行的校準

3、測試，如果用來產(chǎn)生磁場的極頭的間隙是70 mm，那么磁場的最大值是2100 Oe,改變極頭之間的間距為40 mm，磁場的最大值是3400 Oe，而且兩種情況下磁場的連續(xù)性可以得到保障，以此可以來測量磁性薄膜或者磁性隧道結的磁電阻曲線以及噪聲特性。測量雙勢壘磁性隧道結的各向異性磁阻，出現(xiàn)了較好的AMR特性。磁阻曲線出現(xiàn)了明顯的結的特性，磁性層的反轉區(qū)域也較為明顯。配合實驗室已有的Flow cryostat，可以實現(xiàn)從室溫到液氮乃至液氦溫區(qū)

4、的變溫測試。測量雙勢壘磁性隧道結的隨穿磁電阻（隧穿磁電阻）隨著溫度降低而升高，隨著偏壓的增大而降低。
　　3.室溫下雙勢壘磁性隧道結的1/f噪聲特性。在不同的掃磁場方向下，測量雙勢壘磁性隧道結的1/f噪聲，采用橫流模式測量。測量結果表明，用來表征1/f噪聲的 Hooge參數(shù)和由磁電阻曲線得到的磁阻敏感度（ magnetic-sensitivity-product, MSP）呈線性關系，而且擬合得到的相位延遲（phase lag）與

5、磁場和雙勢壘磁性隧道結夾角的余弦值也呈線性關系。這一點可以從電導和夾角的關系得到一些啟發(fā)。
　　4.低溫下雙勢壘磁性隧道結的零偏壓反常和散粒噪聲特性。利用稀釋制冷機的低溫環(huán)境，將樣品的溫度降低到3.6 K，測量到在零偏壓附近，雙勢壘磁性隧道結的磁電阻有個增大的現(xiàn)象，會出現(xiàn)一個很明顯的峰值（peak），稱之為零偏壓反常，這一現(xiàn)象的根本原因是由于電子電子相互作用（ electron-electron interaction，EEI）引