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《湘潭大学》 2011年
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Zn_(0.98)Co_(0.02)O/PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3异质结的制备及其磁性能研究

彭雄俊  
【摘要】:采用脉冲激光沉积(PLD)方法制备了Zn_(0.98)Co_(0.02)O薄膜,研究了Zn_(0.98)Co_(0.02)O薄膜铁磁性的起源。在此基础上,利用PLD方法制备了Zn_(0.98)Co_(0.02)O/PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3稀磁半导体/铁电体异质结,探讨了电场对Zn_(0.98)Co_(0.02)O/PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3异质结铁磁性的调制。主要的研究内容与结果如下: 1、Zn_(0.98)Co_(0.02)O薄膜的制备与铁磁性研究 采用PLD方法分别在450、550和650oC衬底温度(Ts)下制备了Zn_(0.98)Co_(0.02)O薄膜。利用X射线衍射(XRD)、磁力显微镜(MFM)、超导量子干涉仪(SQUID)和扩展X射线精细吸收(EXAFS)等方法表征和分析了薄膜的成份、磁性能和Co离子在ZnO母体中的局域结构,探讨了Zn_(0.98)Co_(0.02)O薄膜的铁磁性起源。MFM结果表明所制备的Zn_(0.98)Co_(0.02)O薄膜不存在明显的磁杂质;SQUID分析表明Zn_(0.98)Co_(0.02)O薄膜的室温铁磁性随着衬底温度升高而减弱;扩展X射线精细结构吸收分析结果发现,随着衬底温度的升高,Co的精细结构由替位形式的Zn(Ts650oC)转变为Co3O4杂相(Ts≥650oC)。最后,采用了束缚磁极子模型解释了Zn_(0.98)Co_(0.02)O薄膜的铁磁性起源。 2、Zn0.97Al0.03O缓冲层对Zn_(0.98)Co_(0.02)O薄膜铁磁性的影响 选用Zn0.97Al0.03O作为缓冲层,采用PLD方法在450、550和650oC衬底温度下制备了Zn_(0.98)Co_(0.02)O薄膜。扫描探针显微镜I-V测试结果表明Zn0.97Al0.03O缓冲层的电阻约为155?;MFM研究结果表明Zn0.97Al0.03O缓冲层没有明显的磁杂质;SQUID的结果说明Zn0.97Al0.03O缓冲层可以提高Zn_(0.98)Co_(0.02)O薄膜的铁磁性。最后,采用束缚磁极子模型解释了Zn0.97Al0.03O缓冲层对Zn_(0.98)Co_(0.02)O薄膜铁磁性的增强机制。 3、Zn_(0.98)Co_(0.02)O/PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3异质结的制备及其铁磁性的电场调制 以Zn0.97Al0.03O为缓冲层,采用PLD方法在20、50和200mTorr氧气压强下制备了Zn_(0.98)Co_(0.02)O/PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3稀磁半导体/铁电体异质结。XRD测试结果表明,随着氧气压强的增大,异质结的结晶性增强;MFM结果表明,异质结中出现了室温铁磁性的条形磁畴;压电力响应显微镜(PFM)测试结果说明,Zn_(0.98)Co_(0.02)O/PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3异质结具有良好的压电性;通过SQUID观察到了异质结铁磁性的电场调制效应,探讨了其调制机理。
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN304

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