mn掺杂的gete相变材料的微观结构和磁性行为研究

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1、專肀科祅寧博士学位论文掺杂的相变材料的微观结构和磁性行为研究学位申请人：学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：缪向水教授程晓敏教授答辩日期年月日ADissertationSubmittedinPartialFulfilmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinScienceMicrostructureandMagneticBehaviorofMndopedGeTePhasechangeMaterialsPh.D.CandidateAdamAbdallaElbashirAdamMMicroelect

2、ronics&solidstateelectronicsajorSupervisorProf.XiangshuiMiaoProf.XiaominChengHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan,430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担

3、。学位论文作者签名：日期年（月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本论文属于“不保密请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：：指导教师签名：日期年月日曰期：。丨年厂月丨？日华中科技大学博士学位论文华中科技大学博士学位论文卜，，，华中科技大学博士学位论文，‘华中科技大学博士学位论

4、文摘要相变磁性材料（如掺杂薄膜被认为是最具吸引力的硫系化合物材料之一，其具有广泛的应用前景。它能够在非晶态与晶态之间相互转化，并展现出了独特的电、磁特性。这些特性使得这种材料在许多新兴领域有巨大的应用价值，例如多功能自旋电子器件、新型固态数据存储技术以及非易失性逻辑器件等。本文针对基于的相变磁性材料的制备方法与其特性进行了系统的研究，主要分析了这种相变磁性材料的微观结构、光与磁特性以及电特性。本文还提出了一种有效调控掺杂铁磁性的方法。首先研究了不同溅射条件下相变磁性材料薄膜制备及微观结构。通过测试表明沉积态的薄膜为非晶，而经过退火后薄膜呈现稳定的菱面心立方的多晶态结

5、构。晶体结构分析表明存在第二磁性相，一些特征峰强度随着厚度变薄而减弱，并且薄膜晶化程度随着厚度的增加而增加。我们还分析了薄膜厚度与薄膜晶格常数的关系。结果表明，随着薄膜厚度的增加，衍射峰半高宽、晶面间距及晶格应力减小，晶粒尺寸变大。此外，我们利用高分辨隧道电子显微镜观测了薄膜的微观结构。图像中显示出两个大的微晶，证实了薄膜处于多晶结构。通过对比不同厚度下晶态和非晶态薄膜的光学特性，我们发现晶态与非晶态薄膜的光学特性有很大差异，并且这种光学特性与薄膜厚度有关。本文测试了薄膜在晶态和非晶态下的磁特性。众所周知低掺杂的薄膜具有本征的铁磁性，我们基于这一事实通过测试薄膜晶态

6、和非晶态下的磁滞回线研究了铁磁交换作用的变化。结果表明晶态和非晶态下都表现出磁滞特性，而非晶态薄膜的饱和磁化强度比晶态减少了。因此，这种典型的磁滞回线以及大的矫顽力表明了掺杂的薄膜中磁性离子间具有铁磁交换作用，并且非晶态与晶态间具有显著的差异。我们还对比了晶态薄膜零场冷和场冷两种条件下的温度与磁化强度关系。在和华中科技大学博士学位论文两个磁场条件下测试所得的零场冷和场冷曲线都出现了明显的分叉，而在磁场两曲线重合。低磁场下零场冷和场冷曲线的分叉展现出了其超顺磁特性，说明薄膜内部存在铁磁性团簇。此外，不同厚度薄膜的分析测试表明在低温下薄膜最厚的样品具有最大的磁化强度，而

7、当薄膜厚度减小或温度升高时磁化强度显著降低。这种现象主要是因为外场下低温区掺杂的薄膜的磁矩排列呈现铁磁性，而高温区呈现顺磁性。进一步的数据分析结果表明厚度为、和的掺杂薄膜的居里温度为、和。居里温度随着薄膜厚度的增加而增加，在薄膜厚度为时达到了。论文研究了薄膜电特性的厚度依赖关系。测试结果表明所有薄膜的载流子浓度都大于电阻随着薄膜厚度的减小而减小，说明了载流子的迁移率增加。测试了不同温度下薄膜的霍尔电阻与磁场的关系。随着温度的增加反常效应降低，表明了存在着本征载流子诱发的铁磁性。综上所述，我们针对相变磁性材料进行的了磁性及电特性研究，为其在下一代电、磁特性结合的多