Spin filtering and resistive switching in all-oxide tunnel junctions

Julkaisun otsikon käännös: Spinsuodatus ja vastusmuutos oksiditunneliliitoksissa

Laura Äkäslompolo

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Sähköisissä tunneliliitoksissa elektronit tunneloituvat kvanttimekaanisesti kahden elektrodin välissä olevan ohuen eristevallin läpi. Erilaisia tunneliliitoksia käytetään monissa nanoelektroniikkalaitteissa. Useimmissa näissä laitteissa tunnelointivalli on passiivinen elementti, jonka ominaisuuksia ei voi muuttaa ulkoisella ohjauksella. Magneettisten tai ferrosähköisten oksiditunnelointivallien käyttö mahdollistaa tunnelointikonduktanssin aktiivisen ohjauksen magneetti- tai sähkökentällä. Lisäksi vallin ja elektrodin oksidirajapinnan monimuotoisia fysikaalisia ilmiöitä tutkimalla voidaan löytää uusia toiminnallisuuksia. Tässä väitöskirjassa tutkitaan kahdenlaisia oksiditunneliliitoksia. Ensimmäisessä osassa tutkitaan spinsuodattavan ferrimagneettisen CoFe2O4 tunnelointivallin kasvatusta. Elektrodeina käytetään ferromagneettisia La2/3Sr1/3MnO3 ja SrRuO3 oksideja. Eri kasvatusjärjestyksiä tutkitaan yksikiteisillä SrTiO3(001) and MgO(001) substraateilla. Röntgendiffraktio- ja läpivalaisuelektronimikroskopiamittaukset osoittavat, että rakenteen epitaksinen laatu kärsii elektrodi- ja vallimateriaalien erisuuruisista hilavakioista. Parhaat tulokset saadaan SrRuO3/CoFe2O4/La2/3Sr1/3MnO3 kolmikerrosrakenteesta SrTiO3 substraatille. Näissä rakenteissa CoFe2O4 ja La2/3Sr1/3MnO3 oksidien magnetoitumien suunnanmuutos tapahtuu erisuuruisilla magnettikentillä, mikä on edellytys spinsuodattaville tunneliliitoksille. Tunnelointimagnetoresistanssimittauksissa havaitaan kuitenkin vain La2/3Sr1/3MnO3 elektrodista johtuvia piirteitä. Toisessa osassa tutkitaan vastusmuutosta tunneliliitoksissa, jotka koostuvat ferrosähköisestä PbZr0.2Ti0.8O3 tai BaTiO3 tunnelointivallista ja kahdesta La2/3Sr1/3MnO3 elektrodista. Symmetrisestä rakenteesta huolimatta tunneliliitoksissa havaitaan vastusmuutos, jonka suuruus on jopa 107 % matalissa lämpötiloissa. Ilmiön alkuperää tarkastellaan polarisaation aiheuttamana metalli-eriste-muutoksena La2/3Sr1/3MnO3 elektrodissa ja sähkökentän aiheuttamana happivakanssien vaelluksena. Läpivalaisumikroskopiamittaukset paljastavat selkeitä eroja elektrodi-valli rajapintojen rakenteellisessa epätasaisuudessa ja atomien sekoittumisessa. Nämä erot rikkovat liitoksen symmetrian ja mahdollistavat hystereesimäisen vastusmuutoksen. Virta-jännite -käyrän sovitus tunnelointimalleihin osoittaa, että tunnelointivallin potentiaalienergiaprofiili on epäsymmetrinen korkean vastuksen tilassa ja La2/3Sr1/3MnO3 pohjaelektrodiin muodostuu eristävä rajapintakerros. Tämä havainto varmistetaan riippumattomasti vastuksen tasomittauksella Hall bar –rakenteessa.
Julkaisun otsikon käännösSpinsuodatus ja vastusmuutos oksiditunneliliitoksissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • van Dijken, Sebastiaan, Vastuuprofessori
  • van Dijken, Sebastiaan, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-6154-2
Sähköinen ISBN978-952-60-6155-9
TilaJulkaistu - 2015
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • tunneliliitos
  • ferromagneettinen
  • ferrimagneettinen
  • ferrosähköinen
  • spinsuodatus
  • tunnelointimagnetoresistanssi
  • resistanssimuutos
  • tunnelointielektroresistanssi

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Spinsuodatus ja vastusmuutos oksiditunneliliitoksissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä