【摘 要】
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材料制备技术的进步和微电子技术的发展推动了人类社会全面进入信息时代。自旋电子学的兴起，给微电子器件的应用带来了革命性的进步。基于巨磁电阻(GMR)和隧道磁电阻(TMR)效应的磁随机存储器(MRAM)具有较大的发展潜力，引起了研究学者和微电子行业的广泛关注。随着信息技术的发展，人们对自旋电子学器件的高密度、低能耗和读写速度等提出了更高的要求。反铁磁材料相对传统的铁磁材料而言，由于其没有铁磁残余场，对
【机 构】
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清华大学材料学院,先进材料教育部重点实验室,北京,100084
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材料制备技术的进步和微电子技术的发展推动了人类社会全面进入信息时代。自旋电子学的兴起，给微电子器件的应用带来了革命性的进步。基于巨磁电阻(GMR)和隧道磁电阻(TMR)效应的磁随机存储器(MRAM)具有较大的发展潜力，引起了研究学者和微电子行业的广泛关注。随着信息技术的发展，人们对自旋电子学器件的高密度、低能耗和读写速度等提出了更高的要求。反铁磁材料相对传统的铁磁材料而言，由于其没有铁磁残余场，对磁场热扰动不敏感和理论预测的翻转磁矩的电流密度低等优势，在信息存储领域有巨大的应用潜力。如何有效进行反铁磁磁矩的可控操作是反铁磁器件走向实际应用的关键科学问题。本文提出采用磁(磁场、磁性材料)和电场实现对反铁磁性能调控的研究思路，重点研究了反铁磁材料的磁性调控机制，希望通过对薄膜和器件结构的设计，发展基于反铁磁金属的隧道结器件和霍尔器件，探索反铁磁作为信息存储的功能材料应用的可能性。实验结果表明，通过对薄膜和器件结构的设计，制备出一系列垂直易磁化的反铁磁隧道结器件和反铁磁霍尔器件，获得了室温隧道各向异性磁电阻(TAMR)效应，实现了磁(磁场、磁性材料)和电场对反铁磁金属的性能调控；IrMn 反铁磁层厚度达到6nm 时，薄膜中稳定的反铁磁交换弹簧结构和垂直交换耦合体系高的热稳定性是实现室温TAMR 效应的关键因素(图1)；通过离子液体作为门电极实现了电场对反铁磁交换弹簧结构的调控，为电控反铁磁金属中的自旋结构和开发低能耗的自旋器件提供了新的途径。
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