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多铁性材料由于同时具有铁电性、铁磁性和磁电耦合效应等多种性能被认为是制备磁电存储器最具潜力的材料之一.这种磁电随机存储器通过利用磁电耦合效应和铁磁/反铁磁界面的交换偏置效应来实现电写磁读,从而克服磁写速度过慢的缺点,可以极大的降低存储器的写入能耗.具有反铁磁性的单相多铁性材料BiFeO3是实现磁电随机存储器的关键材料. 本文主要的研究内容是FM/BiFeO3界面的交换偏置效应.为了提高FM/BiFeO3异质结交换偏置场的截止温度,采用铁氧体材料MFe2O4(M=Ni、Co)作为铁磁层,来形成MFe2O4/BiFeO3异质结.其中NiFe2O4是典型的软磁材料,具有较小的矫顽场,较低的各向异性和较高的初始磁导率;CoFe2O4是典型的硬磁材料,具有较大的矫顽场和较大的磁晶各向异性.两者都具有较高的居里温度,且居里温度与BiFeO3薄膜的尼尔温度相当.因此MFe2O4/BiFeO3异质结具有提高交换偏置效应截止温度的巨大潜力. 本文首先使用溶胶凝胶旋涂法在带有Pt电极的Ti/SiO2/Si衬底上制备了不同Bi过量比例、不同厚度、不同热处理温度的单相多晶BiFeO3薄膜,优化了制备薄膜过程中的具体工艺参数.随后,采用同样的方法成功制备了多晶MFe2O4/BiFeO3双层膜样品. NiFe2O4/BiFeO3双层膜在3K下观察到了明显的交换偏置场,并且伴随着矫顽场的增大.交换偏置和矫顽场随着温度的变化存在指数衰减趋势,这表明在NiFe2O4/BiFeO3双层膜中存在着类似自旋玻璃态现象.根据不同磁场下NiFe2O4/BiFeO3双层膜零场冷(ZFC)和场冷(FC)下测试的M-T数据,拟合规律符合类自旋玻璃系统的Almeida-Touless分布,证明NiFe2O4/BiFeO3异质结中存在着自旋玻璃态现象. 此外,在低温3K下也观察到了CoFe2O4/BiFeO3双层膜具有明显的交换偏置现象,随着温度的升高,交换偏置场和矫顽场也呈现指数衰减趋势.测试了不同磁场下CoFe2O4/BiFeO3双层膜零场冷(ZFC)和场冷(FC)下的M-T曲线,磁场依赖的不可逆磁化行为以及矫顽场和交换偏置场随温度的指数衰减趋势表明了CoFe2O4/BiFeO3双层膜中也存在着类自旋玻璃态现象.除此之外,本文还研究了CoFe2O4/BiFeO3双层膜的磁锻炼效应以及不同的磁场冷却对CoFe2O4/BiFeO3双层膜交换偏置效应的影响.研究发现交换偏置场在第一条磁滞回线与第二条磁滞回线之间具有明显的跳变现象,第二条磁滞回线之后具有缓变现象,这两种现象可以分别用Hoffman模型和Binec提出的磁锻炼驰豫模型来解释,更进一步证明了CoFe2O4/BiFeO3双层薄膜界面效应具有自旋玻璃态现象. 以上结果表明MFe2O4/BiFeO3(M=Ni,Co)双层薄膜在室温下仍然可以观察到交换偏置场,从测试的M-T曲线图上可以看出MFe2O4/BiFeO3(M=Ni,Co)双层薄膜在300K以上磁各向异性才会消失,交换偏置效应的截止温度得到了明显提高.