全鈣鈦礦結構磁性隧道結的制備與性能研究.pdf

1、本文結合磁性隧道結(FM/I/FM，其中FM為鐵磁層，I為中間絕緣層)高的低場隧穿磁電阻效應和摻雜稀土錳氧化物Re1-xTxMnO3(Re=La、Pr等稀土元素，T=Ca、Sr、Ba等兩價金屬元素)大的自旋極化率，采用磁控濺射方法制備出全La1-xSrxMnO3鈣鈦礦結構的磁性隧道結。高分辨透射電鏡測試結果表明各層薄膜在襯底上完全外延生長；電子全息術得到的中間絕緣層厚度約為5nm；在4.2K和外加磁場12T的測試條件下，觀測到9050％

2、的隧穿磁電阻，超過了現(xiàn)有報導中最好水平的5倍多。首次從實驗上證實了鐵磁層La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)的自旋極化率(99％)接近100％，與采用能帶理論計算和自旋分辨光電子譜測試的結果相符合。其意義在于從實驗數(shù)據(jù)確證了理論預言，同時也為全鈣鈦礦結構磁性隧道結的基礎研究與實際應用開拓了新的方向。 本工作首先對鐵磁層LSMO薄膜進行了深入細致的研究。采用磁控濺射方法，在(100)、(110)和(111)LaAlO3襯底上制

3、備得到了外延生長的LSMO薄膜并對其結構及磁電學性能進行了分析比較。結果表明，(111)生長方向的LSMO薄膜晶格畸變程度最低，磁疇方向能較好的保持一致性，從而具有最高的磁飽和強度和最小的電阻值。由此進一步深化了對LSMO結構與性能關系的認識。 為了提高LSMO薄膜的磁電學性能，本文研究了氧氣氛下不同退火方式及退火溫度對LSMO薄膜結構及性能的影響。隨著薄膜氧含量的增加，其飽和磁化強度及居里溫度都有明顯提高，而矯頑力則有所降低。

4、此外，采用原位氧氣氛退火的方法，在不影響LSMO薄膜表面粗糙度的前提下，改善了其磁學性能。 在以上研究的基礎上，利用磁控濺射和原位退火方法，在10mm×10mm的(100)SrTiO3單晶襯底上制備出三明治結構為LSMO/La0.96Sr0.04MnO3/LSMO的外延三層膜，繼續(xù)沉積反鐵磁釘扎層Ir22Mn78/Ni79Fe21，經(jīng)多次刻蝕過程成功制備了結面積為8×4μm2的磁性隧道結。研究了中間絕緣層厚度、界面狀況及反鐵磁層