一种增强反常霍尔效应的方法技术

本发明专利技术提供一种增强反常霍尔效应的方法，可以通过调控电压来控制正常霍尔效应和反常霍尔效应的强弱。所述方法是按照下述方式进行的：步骤(1)，用脉冲激光沉积法在基片上制备电极；步骤(2)，在电极层上制备铁电薄膜；步骤(3)，在铁电薄膜上面，镀上两个十字形的Pt薄膜；步骤(4)，将Ag焊到Pt的6个端点或者银浆点到Pt的端点上；步骤(5)，测量霍尔效应。本发明专利技术将Pt沉积在绝缘的磁性材料上，便可以对其导电性和磁性进行测量和表征，直接通过外电场可以调控正常霍尔效应和反常霍尔效应的强弱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及霍尔效应研究领域，具体涉及一种反常霍尔效应研究方法。
技术介绍
霍尔效应(Hall Effect)于1879年被E.H.霍尔发现，它定义了磁场和感应电压之间的关系，这种效应和传统的感应效果完全不同。当电流通过一个位于磁场中的导体的时候，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的作用力，从而在导体的两端产生电压差。虽然这个效应多年前就已经被大家知道并理解，但基于霍尔效应的传感器在材料工艺获得重大进展前并不实用，直到出现了高强度的恒定磁体和工作于小电压输出的信号调节电路。根据设计和配置的不同，霍尔效应传感器可以作为开/关传感器或者线性传感器。然而，在铁磁材料中，霍尔电阻率Ph还包含其它部分的贡献，这主要来源于铁磁材料的自发磁化强度，可以用公式表示为:Ph=RoB+43tRsM (I)式(I)中，Ro为正常霍尔系数，而匕为反常霍尔系数。在过去几年里，反常霍尔效应(AHE = 4jtRsM)主要用于研究和分析稀磁半导体(DSM)中的磁性机制和在自旋电子学方面具有潜在应用的材料。从公式(I)可以看到，反常霍尔效应部分正比于磁化强度M。然而，最近的一些实验表明，霍尔电阻与磁化强度之间存在非单调的变化关系，有时候甚至会发生符号上的改变，因此，对反常霍尔效应机制的研究具有一定的意义。人们发现，除了磁性材料之外，在一些非磁性材料中，例如生长在磁性材料表面的非磁性层Pt，也能观察到反常霍尔效应。然而，当把很薄一层的Pt薄膜沉积在较厚的磁性金属上，其导电性和磁性将会被磁性金属所掩盖。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，可以通过调控电压来控制正常霍尔效应和反常霍尔效应的强弱。本专利技术的技术方案是这样实现的:，是按照下述方式进行的:步骤(I)，用脉冲激光沉积法在基片上制备电极，首先将(001)取向的基片分别在丙酮、酒精中用超声波进行清洗，晾干;用砂纸将基片台进行打磨，并清洗干净，将晾干的基片用导热银胶粘在基片台上；晾干后放入腔体中加热台上，开始抽真空至10—4Pa,加热基片台650?750°C，用挡板将基片挡住，进行预溅射以去掉靶材表面的污物，预溅射过程中，羽辉末端与基片台相切;转动基片台及靶材，并使激光在X、Y方向来回扫描;待温度、气压稳定之后，移开挡板，进行沉积，制备电极层；步骤(2)，在电极层上制备铁电薄膜，在步骤I的基础上，将温度设置到600?700°C，把靶材转换成铁电靶材，将氧气设为15Pa;达到目标温度后，用挡板将基片挡住，进行预溅射以去掉铁电靶材表面的污物，预溅射过程中，使羽辉末端与基片台相切。转动基片台及靶材，并使激光在x、Y方向来回扫描;待温度、气压稳定之后，移开挡板，进行沉积，得到铁电薄膜，沉积结束之后，按照需要充入气体并缓慢降温；步骤(3)，在铁电薄膜上面，镀上两个十字形的Pt薄膜;在步骤(2)的基础上，用具有两个十字形的掩膜板将铁电薄膜挡住，利用脉冲激光沉积法沉积厚度为约I?5nm的Pt;沉积的过程中气压为10—4Pa;步骤(4)，在步骤3的基础上，通过超声焊将Ag焊到Pt的6个端点或者银浆点到Pt的端点上；步骤(5)，测量霍尔效应，将Ag和电极分别连接在脉冲电源的正负极，施加不同的电压后放入PPMS系统进行霍尔效应的测量，得到不同极化方向、不同脉冲个数下的霍尔效应。所述基片为钛酸锶单晶基片或者铝酸镧单晶基片。所述电极为LatoSr0.3Μηθ3电极或LatoSr0.3C0O3电极或SrRu03电极或金属。所述铁电薄膜是PbT13或BiFeO3薄膜或BaT13薄膜。所述Pt薄膜的厚度为I?5nm，Pt宽的一边宽0.4mm、窄的一边为0.1mm。本专利技术将Pt沉积在绝缘的磁性材料上，便可以对其导电性和磁性进行测量和表征，直接通过外电场可以调控正常霍尔效应和反常霍尔效应的强弱。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的测量结构图。图2是实施例1的测试结果图。图3是实施例2的测试结果图。图4是实施例3的测试结果图。图5是实施例4的测试结果图。图6是本专利技术产生反常霍尔效应的原理图。其中，图2?5中，横轴H代表磁场强度，纵轴的Rxy代表霍尔电阻。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。—种增强反常霍尔效应的方法，是按照下述方式进行的:步骤(I)，用脉冲激光沉积法在基片上制备电极，首先将(001)取向的基片分别在丙酮、酒精中用超声波进行清洗，晾干;用砂纸将基片台进行打磨，并清洗干净，将晾干的基片用导热银胶粘在基片台上;晾干后放入腔体中加热台上，开始抽真空至10—4Pa,加热基片台650?750°C，比如650°C、700°C或750°C，加热要缓慢，比说如加热到700°C用90min左右，用挡板将基片挡住，并通入所需气体到40?50Pa;进行预溅射以去掉靶材表面的污物，使靶材露出新鲜的表面，预溅射过程一般为2?5min，预溅射过程中，调整激光光路、靶距等参数，使羽辉末端与基片台相切;转动基片台及靶材，并使激光在X、Y方向来回扫描;待温度、气压稳定之后，移开挡板，进行沉积，制备电极层；电极层制备的时候根据薄膜厚度选择合适的沉积时间，比如，脉冲激光频率设置为2Hz，能量为200mJ，如果制备的LSMO厚度为20nm的时候，沉积lmin。步骤(2)，在电极层上制备BTO薄膜，在步骤I的基础上，将温度设置到600?700°C，比如600°C、650°C或700°C，把靶材转换成ΒΤ0，将氧气设为15Pa;达到目标温度后，用挡板将基片挡住，并通入所需气体到到15Pa(如果制备的下电极是氧化物，则需要通入氧气，或者氧气与惰性气体的混合气体。如果下电极是金属，例如Pt，Au，等，则不需要通入气体)；设定激光的能量240mJ和频率参数5Hz，进行预溅射以去掉BTO靶材表面的污物，使靶材露出新鲜的表面，预溅射时间一般为2?5min，预溅射过程中，调整激光光路和靶距等参数，使羽辉末端与基片台相切。转动基片台及靶材，并使激光在X、Y方向来回扫描;待温度、气压稳定之后，移开挡板，进行沉积，得到BTO薄膜。沉积500nm左右的BTO需要一个小时，沉积结束之后，按照需要充入一定的气体(如果制备的下电极是氧化物，则需要通入氧气，或者氧气与惰性气体的混合气体。如果下电极是金属，例如Pt，Au，等，则不需要通入气体)并缓慢降温；步骤(3)，在BTO薄膜上面，镀上两个十字形的Pt薄膜;在步骤2的基础上，用具有两个十字形的掩膜板将BTO薄膜挡住，利用步骤(I)中相似的脉冲激光沉积法沉积厚度为约I?5nm的Pt;沉积的过程中气压为10—4Pa;沉积过程中不升温、不通氧气。当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强反常霍尔效应的方法，其特征在于是按照下述方式进行的：步骤(1)，用脉冲激光沉积法在基片上制备电极，首先将(001)取向的基片分别在丙酮、酒精中用超声波进行清洗，晾干；用砂纸将基片台进行打磨，并清洗干净，将晾干的基片用导热银胶粘在基片台上；晾干后放入腔体中加热台上，开始抽真空至10‑4Pa，加热基片台650～750℃，用挡板将基片挡住，进行预溅射以去掉靶材表面的污物，预溅射过程中，羽辉末端与基片台相切；转动基片台及靶材，并使激光在X、Y方向来回扫描；待温度、气压稳定之后，移开挡板，进行沉积，制备电极层；步骤(2)，在电极层上制备铁电薄膜，在步骤1的基础上，将温度设置到600～700℃，把靶材转换成铁电靶材，将氧气设为15Pa；达到目标温度后，用挡板将基片挡住，进行预溅射以去掉铁电靶材表面的污物，预溅射过程中，使羽辉末端与基片台相切。转动基片台及靶材，并使激光在X、Y方向来回扫描；待温度、气压稳定之后，移开挡板，进行沉积，得到铁电薄膜，沉积结束之后，按照需要充入气体并缓慢降温；步骤(3)，在铁电薄膜上面，镀上两个十字形的Pt薄膜；在步骤(2)的基础上，用具有两个十字形的掩膜板将铁电薄膜挡住，利用脉冲激光沉积法沉积厚度为约1～5nm的Pt；沉积的过程中气压为10‑4Pa；步骤(4)，在步骤3的基础上，通过超声焊将Ag焊到Pt的6个端点或者银浆点到Pt的端点上；步骤(5)，测量霍尔效应，将Ag和电极分别连接在脉冲电源的正负极，施加不同的电压后放入PPMS系统进行霍尔效应的测量，得到不同极化方向、不同脉冲个数下的霍尔效应。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩芍娜，邢玮玮，黄海松，赵艳伟，赵娜，
申请(专利权)人：河南理工大学万方科技学院，
类型：发明
国别省市：河南;41