论文摘要
对微型化、低功耗及快速响应电子器件的迫切需求使得电场调控多铁异质结磁特性的研究不断引起人们的关注。为系统地研究其中所涉及的耦合机制并进一步增强多铁异质结的磁电耦合,本文从不同构型的多铁异质结入手,分析不同耦合机制作用下磁性能随电场的变化规律,从而揭示这些耦合效应间的相互作用及其潜在的微观机理。首先,本文设计了由SrTiO3/Fe3O4/Au/PbZr0.52Ti0.48O3（STO/Fe3O4/Au/PZT）多层膜沉积于Nb:SrTiO3（Nb:STO）基底而构成的新型多铁异质结,借此研究了应变和电荷机制介导逆磁电耦合效应的多重调控。通过改变电场的施加位置,该异质结被分为三个功能部分,即Fe3O4/Au/PZT、STO/Fe3O4和STO/Fe3O4/Au/PZT。在这一优化的异质结中,可直接分离、定量计算以及共同调控应变与电荷效应,由此可分别获得纯应变、纯电荷以及应变与电荷共同介导的逆磁电耦合效应。三种调制方式下电场引起的面内磁化变化行为各不相同,这与界面应变传递和界面电荷聚集密切相关。此外,当应变效应和电荷效应共存时,两者间会发生相互作用。其次,本文还研究了不同温度下通过在STO/Fe3O4/Au/PZT多铁异质结中三个不同位置处施加电场而得到的纯应变、纯电荷介导以及应变和电荷共同介导的逆磁电耦合效应。对于三种单独效应,磁化强度都随着温度发生异常变化,这与Fe3O4中存在的Verwey相变紧密相关。而电场作用下的磁化强度却表现出不同的变化行为。纯应变、纯电荷及应变和电荷结合作用的最大磁电耦合系数分别为10.51 Oe·cm/kV（ΔMr/E）、1.26 Oe·cm/kV（ΔMs/ΔE）及2.36 Oe·cm/kV（ΔMs/ΔE）,且它们都是在115 K下获得的。此外,由于应变效应与电荷效应的相互作用,这两种耦合效应的结合引起了Verwey相变温度在反向电场下非等效地偏移。研究还发现,当应变效应和电荷效应同时出现时,可以在较宽的温度范围内获得强磁电耦合。最后,本文研究了反向电场作用下Ni80Fe20/PbZr0.44Ti0.56O3多铁异质结界面处磁化强度与表面磁各向异性的温度依赖性。面内磁化强度变化与各向同性的铁磁共振场都表明,磁电耦合效应不是由应变引起的而是由自旋-极化电子的界面聚集或耗散产生。随着温度的降低,铁磁共振场向左偏移,且由铁磁共振场偏移量推算出的表面磁各向异性比饱和磁化强度增加得更快。因此,磁化强度以及表面磁各向异性的强温度依赖性与由电子热运动和声子散射引起的自旋-极化电子密度变化有关。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 吴红
导师: 王寅岗
关键词: 多铁异质结,磁电耦合,应变效应,电荷效应,温度依赖性,相变,铁磁共振,表面磁各向异性
来源: 南京航空航天大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 物理学,材料科学
单位: 南京航空航天大学
基金: 国家自然科学基金项目“层状磁电复合材料的化学镀制备与磁电耦合效应”(No.11174148)江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)
分类号: O482.5;TB34
DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.001558
总页数: 80
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标签：多铁异质结论文; 磁电耦合论文; 应变效应论文; 电荷效应论文; 温度依赖性论文; 相变论文; 铁磁共振论文; 表面磁各向异性论文;