Fe3O4基異質(zhì)結(jié)的微觀結(jié)構(gòu)、磁性和輸運性質(zhì).pdf

1、半金屬一半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)在自旋注入、p-n結(jié)以及磁隨機存儲中具有潛在的應(yīng)用價值。近些年來,Fe3O4作為一種高居里溫度,制備簡單的半金屬材料受到人們的廣泛關(guān)注,而硅是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料；因此,由這兩類材料組成的異質(zhì)結(jié)在自旋電子學(xué)領(lǐng)域具有重要的研究價值。另一方面,半金屬一半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的磁電阻常與半金屬本征的磁電阻符號相反；異質(zhì)結(jié)產(chǎn)生磁電阻的因為很多,包括雙電流模型、界面、空間電荷效應(yīng)等。引起Fe3O4基異質(zhì)結(jié)磁電

2、阻的因為有多種,因此我們在單晶Si基底上制備了Fe3O4薄膜并改變勢壘材料,以研究勢壘材料對異質(zhì)結(jié)磁輸運特性的影響。
　　 我們用直流反應(yīng)磁控濺射以及射頻磁控濺射法制備了Fe3O4、MgO基的Fe3O4／MgO、Fe3O4／MgO／Fe3O4異質(zhì)結(jié)以及Fe3O4、Si基的Fe3O4／Si、Fe3O4／MgO／Si、Fe3O4／SiO2／Si、Fe3O4／MgO／SiO2／Si異質(zhì)結(jié),對其微觀結(jié)構(gòu)、界面成份、磁性及輸運特性進行了系

3、統(tǒng)研究。
　　 Fe3O4／MgO、Fe3O4／MgO／Fe3O4異質(zhì)結(jié)的Ⅰ-Ⅴ曲線呈顯著的非線性,并且沒有整流效應(yīng),樣品在低偏壓時的導(dǎo)電機制為隧穿,高偏壓時為熱離子發(fā)射／擴散；磁電阻在～120 K時出現(xiàn)極值,并且和偏壓有關(guān),這種磁電阻與Fe3O4本征的磁電阻有關(guān)。
　　 Fe3O4／barrier／Si異質(zhì)結(jié)的輸運特性與勢壘材料有關(guān)。Fe3O4／Si和Fe3O4／SiO2／Si異質(zhì)結(jié)的磁電阻為正值,而Fe3O4／MgO

4、(3 nm)／Si異質(zhì)結(jié)的磁電阻為負值。負磁電阻與Verwey轉(zhuǎn)變相關(guān),在～120 K處會出現(xiàn)極值,而正磁電阻與Verwey轉(zhuǎn)變無關(guān)。Fe3O4／barrier／Si異質(zhì)結(jié)的磁電阻在電流很小時幾乎為零,并隨著電流的增大逐漸達到飽和。磁電阻隨磁場不呈線性變化,隨著磁場增大,磁電阻隨磁場的增大率逐漸減小。Fe3O4／barrier／Si異質(zhì)結(jié)的磁輸運特性主要由界面處Fe3O4的自旋極化率決定,當(dāng)Fe3O4界面處的自旋極化率與Fe3O4薄膜內(nèi)