離軸濺射法生長(cháng)的BiFeO3 外延薄膜及其交換偏置效應

2012-11-19 余果 電子薄膜與集成器件國家重點(diǎn)實(shí)驗室

離軸濺射法生長(cháng)的BiFeO3 外延薄膜及其交換偏置效應

余果，王藝程，金利川，白飛明

電子薄膜與集成器件國家重點(diǎn)實(shí)驗室，電子科技大學(xué)，四川，成都，610054

　　多鐵性BiFeO3 薄膜吸引了人們廣泛的關(guān)注，并且有望應用于磁電器件、自旋電子器件和微波器件等領(lǐng)域。近年來(lái)，有多個(gè)研究小組報道了在FM/BiFeO3(FM=Co, Fe, Ni,NiF, CoFe, CoFeB)異質(zhì)結中觀(guān)察到交換偏置現象。

　　本文首先用離軸射頻磁控濺射法在(001), (110) 和(111) SrTiO3 和Nb 摻雜SrTiO3 單晶基片上成功生長(cháng)了400nm 厚的高質(zhì)量的外延BiFeO3 薄膜。接著(zhù)，不同厚度的 CoFe 鐵磁層又沉積在BiFeO3 薄膜上形成異質(zhì)結。

　　磁化曲線(xiàn)測試表明：在(001)和(110)-BiFeO3 薄膜上都可以觀(guān)察到矯頑力的增加(即交換增強效應)和磁滯回線(xiàn)的偏移(即交換偏置效應)。但沒(méi)有在CoFe/(111)BiFeO3 異質(zhì)結中觀(guān)察到交換偏置現象。各向異性磁電阻測量支持這一結果。

　　因此，我們認為無(wú)論是109 度鐵電疇、71 度鐵電疇或者螺旋自旋結構的破缺都可以導致交換偏置效應，而在(110)-BiFeO3 薄膜中發(fā)現大于70 Oe 的交換偏置場(chǎng)十分重要，這意味著(zhù)一方面我們可以通過(guò)面外電場(chǎng)操控交換偏置，降低了器件設計的難度;另一方面，可以通過(guò)施加不同電場(chǎng)強度來(lái)控制電疇翻轉后的極化取向，從而有望實(shí)現可逆的交換偏置場(chǎng)調控。

　　關(guān)鍵詞 多鐵性;自旋電子;磁電效應;交換配置