發(fā)布時間：2024-11-07 12:32

　　材料中的磁電輸運現象不僅包含了豐富的物理,而且在信息存儲、磁傳感器等領域也具有廣泛的應用前景,是人們研究的熱點課題。本論文中,我們以主流半導體硅為平臺,研究了半導體非線性輸運性質對磁電輸運現象的增強效應,并利用這種增強效應設計了新型磁邏輯器件。本文首先研究了硅基二極管增強磁電阻現象的機理。我們采用二端電阻網絡和四端電阻網絡建立模型,分別對一維和二維結構的磁電阻器件進行分析。發(fā)現了實驗中電阻態(tài)轉變是由于二極管的非線性輸運性質,磁場通過正常磁電阻效應和霍爾效應影響電阻轉變點的電流值。在電阻轉變區(qū)域內,磁電阻值可以得到增強。我們還研究了幾何長寬比、非均勻性、電極對稱性和二極管非線性對磁電阻性能的影響,并優(yōu)化幾何結構提升了器件磁電阻性能。進一步,為了提高磁電阻器件的低磁場性能,我們采用MgO/CoFeB/Ta垂直磁化薄膜體系中的反�；魻栃�應替代硅中的正常霍爾效應,設計并實現了垂直磁化薄膜基二極管增強磁電阻器件。這種磁電阻器件結合了磁性材料磁電阻器件中低磁場和非磁性半導體磁電阻器件中高磁電阻的優(yōu)點,可以在1 mT磁場下實現超過2×10～4%的巨大磁電阻值。隨后,我們利用二極管增強磁電阻器件中的特殊...

【文章頁數】：143 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

第1章引言霍爾效應[8-10]和它們的量子版本：整數量子霍爾效應[11]、分數量子霍爾效應[12]、量子反�；魻栃�應[13-15]和量子自旋霍爾效應[16-19]等，其中物理學家VonKlitzing因為整數量子霍爾效應的發(fā)現獲得1985年諾貝爾物理學獎，物理學家....

圖1.2正�；魻栃�應示意圖。如果采用如圖1.2的測量方法，在x方向通電流，測量y方向兩側的電壓。當長度L遠大于寬度W，那么測量得到的橫向電壓為霍爾電壓：HzxBIVnqd（1-3）其中d表示樣品厚度，進一步可以定義霍爾系數為RH=VHd/(IxB....

第1章引言可以計算不同載流子的電導率i和遷移率μi，進而計算載流子的濃度。1.2.2反常霍爾效應在磁性材料中，橫向電阻的來源除了洛倫茲力造成載流子偏轉外，還存在與材料垂直方向的磁化強度相關的量，其霍爾電阻可以表示為[24]：AxyHzH0zRBR....

主要存在三種機制（如圖1.4）：（1）本征機制。Niu等[30,31]提出基于貝里相位（BerryPhase）的本征機制，即材料的能帶結構本身導致反�；魻栃�應的發(fā)生。在外加電場的幫助下，貝里相曲率能發(fā)揮類似磁場的作用而賦予載流子橫向的速度，橫向速度大小與貝里相曲率相關。對于....

本文編號：4011626