co%2fzno薄膜的磁性和磁电阻效应研究

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1、—————』坠—一＼删嬲论文题目：Co／ZnO薄膜的磁性和磁电阻效应研究专业：化学硕士生：刘薇签名：垄l热指导教师：许小红签名：摘要对于颗粒膜的研究是近年来人们关注的热点之一，是由于其在信息技术的发展中起着举足轻重的作用。人们对于颗粒膜中非磁性材料的选择，主要是非磁性的金属基体或是非磁性的绝缘体。对于铁磁性金属和半导体材料组成的颗粒膜体系研究的不少，同时对其输运机制仍存在争议。因此，本文选用半导体znO作为非磁性基底，利用JGP560CC型三室超高真空多功能溅射仪在玻璃基片上制备了不同znO厚度

2、和不同压强下的Co，zno颗粒膜，利用x射线衍射仪和透射电镜对样品的结构进行表征；利用振动样品磁强计和超导量子干涉仪对薄膜的磁学性质进行测量：利用标准四探针法对薄膜的电学性质进行测量。首先，我们在不同溅射压强下制备了相同标定厚度的Co，znO薄膜，发现所有薄膜具有相似的结构，形成了磁性纳米颗粒包裹在半导体基质中的颗粒膜结构。随着溅射气压的增加，薄膜的磁性由铁磁性转变为超顺磁性。薄膜磁性的这种很大差异，与薄膜中载流子浓度有关，载流子浓度越大，磁性颗粒间的耦合作用越强，越容易表现出铁磁特性。薄膜的电

3、阻对数lnR与r忱基本为线性关系，表明薄膜的磁电阻主要来自于电子的自旋相关隧穿。其次，在此研究基础上，我们在O．8Pa的溅射压强下通过固定Co层的厚度，改变znO的厚度制备了一系列Co／Zno颗粒膜。通过xRD分析得到，随着zno厚度的增加，薄膜由非晶态转变为晶态结构；从TEM图片可以看出，薄膜形成的是典型的颗粒膜结构。所有薄膜在室温下都表现为超顺磁性，随着ZnO厚度的增加，Ms由249e咖／cm3减小到13e删／cm3，说明薄膜中的金属颗粒在不断减小。随着非磁性层znO厚度的增加，薄膜的磁电阻

4、值基本呈现减小的趋势，主要是由于Co颗粒间距的增加影响了电子的白旋相关隧穿，且颗粒尺寸的减小，使得薄膜磁电阻不易达到饱和状态。从电阻值与磁电阻的关系看出，其有一定的规律性，且磁电阻似乎存在一极值约为·ll％。再次，我们首次研究了薄膜的周期数对相同标定厚度Co／Zno薄膜磁性和磁电阻效应的影响。结果发现，薄膜均表现为超顺磁性，随着溅射周期数的增加其磁电阻值发生变化，这主要是由于薄膜中的颗粒隧穿不仅发生在层内，在层间也存在，磁电阻值为两者竞争的结果。总之，在磁性金属．半导体颗粒膜系统中，只有当薄膜中

5、磁性金属颗粒尺寸和颗粒间距达到一个l山西师范大学学位论文比较恰当的值，才能获得较大的磁电阻效应。【关键词】：磁控溅射；半导体；颗粒膜；隧道磁电阻效应【论文类型】：基础II英文摘要Title：InvestigationofmagneticpropertiesandmagnetoresistanceinCo／ZnOfilmsMajor：Chemist拶Name：LiuWbiSuperVisor：XuXiaoHongSignature：d●SlgnatUre：Abstract么汲埘GranuIar们I

6、msisoneofthe●-ocusesofanen稍oninrecentyears，becauseitplaysanimportantmIeinthed眦Iopmentof-n佃rmationtechnoIogy：Thechoiceofnon-magneticmateriaIsingranuIar稍ImsispnmanIynon·magneticmetaImatrixornon-magneticinsuIatoLThe陀sea他haboutg阳nuIar们Imscomposedoffermma

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