硅基自旋注入研究进展

自旋注入、自旋探测和自旋操控是构建半导体自旋电子器件的基础.在硅基材料上采用电的方式进行自旋注入,有利于自旋器件与微电子芯片的集成化,是当前该领域的研究热点课题之一.简要概述了硅基自旋注入的研究进展,首先介绍了半导体自旋注入的原理和方法,着重评述了以磁隧道结(MTJ)结构为核心的硅基自旋注入的研究进程,然后详细论述了硅基自旋注入的测试原理、器件结构扣实验方法,最后给出了硅基自旋注入的主要研究目标和发展方向,并展望了硅基自旋电子器件的前景.     

基于Ge浓缩技术和O3氧化制备超薄GOI材料

采用锗(Ge)浓缩技术对绝缘层上锗硅(SGOI)材料进行循环氧化、退火,制备出19 nm厚的绝缘层上锗(GOI)材料.然后对该GOI材料在400℃下进行O3氧化,以进一步减薄GOI的厚度.采用高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线反射(XRR)和原子力显微镜(AFM)等对样品形貌和结构进行表征.测试结果显示,O3氧化减薄后的GOI晶体质量得到提高,且表面更加平整(厚度减薄2.5nm,粗糙度RMS降低0.26 nm).通过循环的O3氧化减薄,可获得高质量的超薄(小于10 nm)GOI材料,用于制备超薄高迁移率沟道Ge MOSFET.     

自旋阀多层膜磁化翻转场的调控和磁电阻特性

用磁控溅射方法制备Ta/CoFe/Fe/Au/Fe/IrMn/Ta和Ta/CoFe¹/Au/CoFe²/IrMn/Ta两种多层膜结构的自旋阀,并优化各功能层的溅射参数有效调控了磁化翻转场和磁电阻特性。根据TEM确定了样品多层膜的微观结构和膜厚,使用VSM和加磁场四探针法分别测量了样品的磁滞回线和磁电阻(MR)特性曲线。结果表明,样品中隔离层Au的厚度与MR值之间存在振荡衰减的关系;而钉扎层、自由层和被钉扎层的厚度直接影响各膜层的矫顽力和饱和磁化强度等磁学性能,进而改变MR值。各层厚度为6/6/3.8/6/9/6 nm的Ta/CoFe¹/Au/CoFe²/IrMn/Ta结构自旋阀,具有最佳的MR值。