1、近二十年來，為了將磁電子學應用到現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟的半導體產(chǎn)業(yè)
　　中，很多人逐漸把注意力集中到半導體磁電子學上來。這門新興學科的主要優(yōu)點是可以與傳統(tǒng)的金屬氧化物半導體工藝兼容，從而將凝聚態(tài)物理的兩大分支－半導體物理和磁學有機地結合起來，即在傳統(tǒng)的以電荷為基礎的半導體上添加自旋自由度，使現(xiàn)在的電子學器件的功能得到擴展，性能獲得改善，提高數(shù)據(jù)處理的速度和集成密度以及降低功耗等，使當今已經(jīng)十分成熟的微電子技術得到擴展?，F(xiàn)在，半導體磁電子

2、學被認為是磁電子學大規(guī)模實用化的最現(xiàn)實途徑和今后發(fā)展的主流方向。本文研究了單晶Si襯底上的Fe3O4薄膜的制備方法及其低溫物理性質(zhì)，將磁電子學中的半金屬材料和半導體材料結合在一起，為磁電子學的實用化打下基礎。
　　本文利用激光分子束外延(LMBE)設備成功的在單晶Si(100)和Si(111)襯底上制備了厚度為幾十納米且沒有雜相的Fe3O4薄膜，發(fā)現(xiàn)薄膜取向與襯底取向有很大關系。TEM照片顯示樣品呈Fe3O4-SiO2-Si結構，

3、而磁性測量顯示Fe3O4薄膜具有明顯的磁各向異性。在研究Fe3O4-SiO2-Si結構的電阻與溫度的關系時，發(fā)現(xiàn)樣品在低溫下表現(xiàn)出Fe3O4薄膜本身的輸運性質(zhì)。但溫度升高后，其電阻卻會迅速下降，在接近室溫時出現(xiàn)了從半導體導電性到金屬導電性的轉變，與一般的Fe3O4薄膜有很大不同。參考已有的研究結果，本文提出了雙電流通路模型來解釋Fe3O4-SiO2-Si結構的輸運性質(zhì)。
　　根據(jù)這一模型，我們將Fe3O4-SiO2-Si結構的磁電

4、阻分為三個溫區(qū)來討論。在第一溫區(qū)內(nèi)，由于溫度較低，電子難以穿過SiO2絕緣層，電流被限制在Fe3O4薄膜里，樣品表現(xiàn)出Fe3O4薄膜本身的磁電阻；隨著溫度上升到第二溫區(qū)，由于熱激發(fā)，電子有一定幾率穿過SiO2層，從反型層通路傳導，所以樣品表現(xiàn)出的磁電阻逐漸從Fe3O4薄膜的負磁電阻轉變?yōu)榉葱蛯拥恼烹娮?，而且在這一溫區(qū)出現(xiàn)了異常大的低場負磁電阻；到第三溫區(qū)，電流基本上全部從反型層導通，樣品表現(xiàn)出反型層的正磁電阻效應，由于反型層的正磁電阻

5、正比于零場電導率，隨著溫度升高，零場電導率下降，樣品的正磁電阻也降低了。
　　最后，本文研究了Fe3O4-SiO2-Si結構在不同溫度下的霍耳效應，進一步證明了雙電流通路模型的正確性，并知道了反型層為空穴載流子導電?？紤]到Fe3O4和Si的功函數(shù)不同，會在SiO2層兩邊界面附近產(chǎn)生內(nèi)建電場，引起能帶彎曲，使Si的費米能級進入價帶，從而產(chǎn)生了P型的反型層。我們還研究了Fe3O4-SiO2-Si結構在第二溫區(qū)出現(xiàn)異常大的低場磁電阻的原