垂直各向异性Ho3Fe5O12薄膜的外延生长与其异质结构的自旋输运

垂直磁各向异性稀土-铁-石榴石纳米薄膜在自旋电子学中具有重要应用前景.本文使用溅射方法在(111)取向掺杂钇钪的钆镓石榴石(Gd_0.63Y_2.37Sc₂Ga₃O₁₂,GYSGG)单晶衬底上外延生长了2—100 nm厚的钬铁石榴石(Ho₃Fe₅O₁₂,HoIG)薄膜,并进一步在HoIG上沉积了3 nm Pt薄膜.测量了室温下HoIG的磁各向异性和HoIG/Pt异质结构的自旋相关输运性质.结果显示,厚度薄至2 nm的HoIG薄膜(小于2个单胞层)在室温仍具有铁磁性,且由于外延应变,2—60 nm厚HoIG薄膜都具有很强的垂直磁各向异性,有效垂直各向异性场最大达350 mT;异质结构样品表现出非常可观的反常霍尔效应和“自旋霍尔/各向异性”磁电阻效应,前者在HoIG厚度小于4 nm时开始缓慢下降,而后者当HoIG厚度小于7 nm时急剧减小,说明相较于反常霍尔效应,磁电阻效应对HoIG的体磁性相对更加敏感;此外,自旋相关热电压随HoIG厚度减薄在整个厚度范围以指数方式下降,说明遵从热激化磁振子运动规律的自旋塞贝克效应是其主要贡献者.本文结果表明HoIG纳米薄膜具有可调控的垂直磁各向异性,厚度大于4 nm的HoIG/Pt异质结构具有高效的自旋界面交换作用,是自旋电子学应用发展的一个重要候选材料.     

利用FePt/Au多层膜结构制备垂直磁记录L10-FePt薄膜

利用磁控溅射方法在100℃的MgO单晶基片上制备了［FePt/Au］₁₀多层膜,并研究了采用FePt/Au多层膜结构对FePt薄膜的有序化温度、矫顽力（H_C）、垂直磁各向异性、晶粒尺寸以及颗粒间磁交换耦合作用的影响.磁性测试结果表明：FePt/Au多层膜在退火后具有较高的H_C、良好的垂直磁各向异性、较小的晶粒尺寸且无磁交换耦合作用.截面高分辨电镜分析表明：Au可以缓解MgO和FePt之间较大的晶格错配,从而促进薄 关键词： 0-FePt薄膜')" href="#">L1₀-FePt薄膜 有序化温度 垂直磁各向异性 磁交换耦合作用     

(Nd1－xGdx)3Fe27.31Ti1.69化合物的结构和磁性

通过X射线衍射和磁性测量等手段研究了(Nd_1-xGd_x)₃Fe_27.31Ti_1.69(0≤x≤0.6)化合物的结构和磁性.X射线衍射测量结果表明Gd替代后并未改变Nd₃(Fe,Ti)₂₉化合物的晶体结构，但引起了晶胞体积收缩.随着Gd含量的增加，化合物的居里温度T_C和室温磁晶各向异性场B_a单调增加，而自旋重取向 关键词： 1-xGd_x)₃Fe_27.31Ti_1.69化合物')" href="#">(Nd_1-xGd_x)₃Fe_27.31Ti_1.69化合物 磁晶各向异性 自旋重取向 磁相图     

CoFeB/Pt多层膜的垂直磁各向异性研究

具有垂直磁各向异性的磁性纳米结构是自旋转移力矩器件的重要研究内容, 本文采用反常霍尔效应系统地研究了磁控溅射法制备的[CoFeB/Pt]_n多层膜的垂直磁各向异性. 当CoFeB的厚度小于0.6 nm时, 可以在[CoFeB/Pt]_n多层膜中观察到清晰的垂直磁各向异性, 其垂直磁各向异性强烈依赖于CoFeB和Pt层厚度及多层膜周期数. 当多层膜周期数n ≥ 5时, 出现零剩磁现象. 另外, [CoFeB/Pt]_n多层膜的矫顽力均小于2 kA·m^-1, 有望作为垂直自由层的重要侯选材料应用于垂直磁纳米结构中.     

重金属缓冲层和覆盖层对TbFeCo超薄膜磁性及热稳定性的影响

非晶态稀土-过渡金属合金亚铁磁薄膜具有很强的垂直磁各向异性、超快的磁矩翻转速度以及磁矩和角动量补偿的特性,是当前自旋电子学以及超快信息存储领域的重要研究对象.本文采用磁控溅射制备了系列X/Tb_x(Fe_0.75Co_0.25)_1–x/X三明治结构薄膜(0.13≤x≤0.32, X=SiO₂, Pt和W),系统地研究了重金属Pt, W作为TbFeCo超薄膜的缓冲层和覆盖层(统称包覆层)对其室温下磁性和热稳定性的影响.实验结果显示,被SiO₂包覆的TbFeCo薄膜具有垂直磁各向异性,磁矩补偿成分在0.21 相似文献   

多层膜［Co85Cr15/Pt］20的磁性、垂直磁记录特性和微结构的关系

采用磁控溅射法制备了性能优良的以Pt为缓冲层的［Co85₈₅Cr15_{15/Pt］2020 多层膜，研究了溅射气压对［Co8585Cr1515/Pt］2020多层膜微结构和磁性的 影响.研究结果表明，Ar溅射气压对［Co8585Cr1515/Pt］2020多层膜的微结构 、垂直磁各向异性和矫顽力有重要的影响 关键词： 溅射气压 多层膜 垂直磁各向异性 有效磁各向异性常数}     

(Pt3Co)1-xNix合金薄膜的结构、磁性和磁光特性研究

采用直流溅射的方法,在Pt₃Co合金靶上加贴Ni片,把（Pt₃Co)_1-xNi_x合金薄膜中非磁性原子与磁性原子的比率从3：1调制到1：1.通过高角X射线衍射谱和磁性的研究,发现<111>织构至少在0.33—0.50的Ni成分范围内不是引起垂直磁各向异性的主要原因.在此基础上研究了(Pt₃Co)_1-xNi_x合金薄膜的磁光特性.研究表明,适量Ni合金化（x=0.43)可以获得较低的(Pt₃Co)_1-xNi_x合金薄膜居里温度,同时保持较高的垂直磁各向异性、较大的矫顽力和蓝波长下较高的Kerr转角,从而为PtCoNi合金薄膜的实用化提供了实验参考. 关键词：     

垂直取向FePt/Ag纳米颗粒薄膜的结构和磁性

用磁控溅射法在单晶MgO(100)基片上制备了［FePt 2 nm/Ag dnm］₁₀多层膜， 经真空热处理后，得到具有高矫顽力的垂直取向L1₀-FePt/Ag颗粒膜.x射线衍射结 果表明，在250 ℃的热基片上溅射，当Ag层厚度d=3—11 nm时，FePt颗粒具有很好的［001］取向，随着Ag层厚度的增加，FePt颗粒尺寸减小.［FePt 2 nm/Ag 9 nm］₁₀经过6 00 ℃真空热处理15 min后，颗粒大小仅约8 nm，垂直矫顽力达到692 kA/m.这种无磁耦合作用的颗粒膜，适合用作超高密度的垂直磁记录介质. 关键词： 磁控溅射 垂直磁记录 纳米颗粒膜 0-FePt/Ag')" href="#">L1₀-FePt/Ag     

MgB2 超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法在6H-SiC(001)衬底上制备干净的MgB₂超导超薄膜.在本底气体压强、载气氢气流量等条件一定的情况下,改变B₂H₆流量及沉积时间,制备得到不同厚度的系列MgB₂超薄膜样品,并研究了超导转变温度T_c、剩余电阻率ρ_(42K)、上临界磁场H_c2等与膜厚的关系.该系列超薄膜沿c轴外延生长,随膜厚度的变小,T_c(0)降低,ρ_(42K)升高.膜在衬底上的生长遵循Volmer-Weber岛状生长模式.对于厚度为7.5 nm的MgB₂超薄膜,T_c(0) =32.8 K,ρ_(42K) =118 μΩcm,是迄今为止所观测到的厚度为7.5 nm的MgB₂超薄膜最高的T_c值;对于厚度为10 nm的MgB₂膜,T_c(0)=35.5 K,ρ_(42K)=17.7 μΩcm,上临界磁场μ₀H_c2估算为12 T左右,零磁场、4 K时的临界电流密度J_c=1.0×10⁷ A/cm²,是迄今为止10 nm厚MgB₂超薄膜的最高J_c值,且其表面连接性良好,均方根粗糙度为0.731 nm.这预示MgB₂超薄膜在超导纳米器件上具有广阔的应用前景. 关键词： 2超薄膜')" href="#">MgB₂超薄膜 薄膜生长 氢气流量 混合物理化学气相沉积     

L1_0-FePt合金单层磁性薄膜的微磁学模拟

具有四方结构的L10-FePt合金因其具有高磁晶各向异性和良好的化学稳定性而成为超高密度薄膜磁记录介质的最佳选择.对实验制备得到的磁性能良好的垂直取向L10-FePt合金单层膜进行了微磁学分析.在传统微磁学模型的基础上,根据晶体的对称性,引入了四角磁晶各向异性能密度的唯象表达形式;又依据薄膜生长过程中晶格对称性的破坏,考虑了薄膜面内的应力,并引入了磁弹性能.以四角磁晶各向异性能和磁弹性能为重点,对L10-FePt合金单层膜的磁滞回线进行了详细的分析,并且用微磁学方法确定了薄膜面内应力的大小.     

分子束外延制备的垂直易磁化MnAl薄膜结构和磁性

系统地研究了利用分子束外延方法在GaAs(001) 衬底上外延生长的MnAl_x薄膜的结构和垂直易磁化特性随组分及生长温度的依赖关系. 磁性测试表明, 可在较大组分范围内 (0.4≤x≤1.2) 获得大矫顽力的垂直易磁化MnAl_x薄膜, 然而同步辐射X射线衍射和磁性测试发现当x≤0.6时MnAl薄膜出现较多的软磁相, 当x >0.9时, MnAl薄膜晶体质量和化学有序度逐渐降低, 组分为MnAl_0.9时制备的薄膜有最好的[001]取向. 随着生长温度的增加, MnAl_0.9薄膜的有序度、垂直磁各向异性常数、矫顽力和剩磁比均增加, 350℃时制备的MnAl_0.9薄膜化学有序度高达0.9, 其磁化强度、剩磁比、矫顽力和垂直磁各向异性常数分别为265emu/cm³、93.3%、8.3kOe (1 Oe=79.5775A/m)和7.74Merg/cm³ (1 erg=10^-7J). 不含贵金属及稀土元素、良好的垂直易磁化性质、 与半导体材料结构良好的兼容性以及磁性能随不同生长条件的可调控 性使得MnAl薄膜有潜力应用于多种自旋电子学器件. 关键词： 分子束外延 大矫顽力材料 磁各向异性     

A comparison of FePt thin films with HfO2 or MnO additive

The influence of oxide additives on the magnetic and structural properties of FePt L1₀ thin films has been studied. FePt films with HfO₂ additive grown on a 5 nm MgO buffer showed a primarily random texture for both as-deposited and annealed samples. The average grain size was limited to 10 nm and the perpendicular coercivity was 1.3 kOe for a 10 nm thick FePt +20% HfO₂ film annealed at 650°C for 10 min. In direct contrast, MnO additive neither limited grain size nor L1₀ ordering in annealed FePt films. A 10 nm thick FePt+20% MnO film grown on a 5 nm MgO buffer showed a unique discontinuous microstructure composed of clusters of (0 0 1) textured L1₀ grains after being annealed at 650°C for 10 min. The average size of the grains making up these clusters was 50 nm and the perpendicular coercivity of the film exceeded 7 kOe.     

过量B的Ta/CoFeB/MgO薄膜垂直各向异性和温度稳定性的增强

以CoFeB/MgO为核心单元的垂直各向异性薄膜体系和相关的垂直磁隧道结已获得广泛研究,其中CoFeB的B含量基本都保持为原子比20%.本文采用磁控溅射制备了Ta/(Co0.5Fe0.5)1-xBx/MgO三明治结构及生长顺序相反的系列薄膜,并在573—623K进行真空退火,研究了样品垂直各向异性随B成分的变化.结果显示,当B含量减小到10%时,Ta/CoFeB/MgO体系的垂直各向异性明显降低;相反,当B含量增加至30%时,该体系的垂直各向异性明显增强;发现在高B含量的情形下,样品的垂直各向异性大小与温度稳定性均与三明治结构的生长顺序密切相关;获得了具有优异温度稳定性的垂直磁化MgO/CoFeB/Ta样品.结果表明适当增加B含量是增强CoFeB/MgO体系垂直各向异性和温度稳定性的有效途径之一.     

Perpendicular magnetic anisotropy of Pd/Co2MnSi/NiFe2O4/Pd multilayers on F-mica substrates

Pd/Co₂MnSi(CMS)/NiFe₂O₄(NFO)/Pd multilayers were fabricated on F-mica substrate by magnetron sputtering.The best PMA performance of the multilayer structure Pd(3 nm)/CMS(5 nm)/NFO(0.8 nm)/Pd(3 nm)was obtained by adjusting the thickness of the CMS and NFO layers.F-mica substrate has a flatter surface than glass and Si/SiO₂ substrate.The magnetic anisotropy energy density(K_eff)of the sample deposited on F-mica substrates is 0.6711 Merg/cm³(1 erg=10^-7 J),which is about 30%higher than that of the multilayer films deposited on glass(0.475 Merg/cm³)and Si/SiO₂(0.511 Merg/cm³)substrates,and the R_Hall and H_C are also significantly increased.In this study,the NFO layer prepared by sputtering in the high purity Ar environment was exposed to the high purity O₂ atmosphere for 5 min,which can effectively eliminate the oxygen loss and oxygen vacancy in NFO,ensuring enough Co-O orbital hybridization at the interface of CMS/NFO,and thus effectively improve the sample PMA.     

Perpendicular magnetization and exchange bias in epitaxial NiO/[Ni/Pt]2 multilayers

The realization of perpendicular magnetization and perpendicular exchange bias(PEB)in magnetic multilayers is important for the spintronic applications.NiO(t)/[Ni(4 nm)/Pt(1 nm)]₂multilayers with varying the NiO layer thickness t have been epitaxially deposited on SrTiO;(001)substrates.Perpendicular magnetization can be achieved when t<25 nm.Perpendicular magnetization originates from strong perpendicular magnetic anisotropy(PMA),mainly resulting from interfacial strain induced by the lattice mismatch between the Ni and Pt layers.The PMA energy constant decreases monotonically with increasing t,due to the weakening of Ni(001)orientation and a little degradation of the Ni–Pt interface.Furthermore,significant PEB can be observed though NiO layer has spin compensated(001)crystalline plane.The PEB field increases monotonically with increasing t,which is considered to result from the thickness dependent anisotropy of the NiO layer.     

红色荧光粉Na8.33 La1.67(SiO4)6 O2:Eu3+的制备及发光特性

采用高温固相法制备了Na_(8. 33)La_(1. 67)(SiO_4)_6O_2∶Eu~(3+)红色发光材料,利用X射线衍射仪测定其晶体结构,利用Hitachi F4600表征其发光光谱。在紫外光激发下,样品Na_(8. 33)La_(1. 67)(SiO_4)_6O_2∶Eu~(3+)呈多峰发射,分别对应于Eu~(3+)的~5D_0-~7F_j(j=0,1,2,3,4)能级跃迁,主峰是位于615 nm的~5D_0-~7F_2跃迁发射。研究了Eu~(3+)掺杂浓度对材料发光性质的影响,改变Eu~(3+)掺杂浓度,样品的发射强度随之改变,Na_(8. 33)La_(1. 67)(SiO_4)_6O_2∶Eu~(3+)材料的Eu~(3+)浓度为15%时,发光强度最大。讨论了浓度猝灭的机理,理论计算表明引起Eu~(3+)离子能量弥散的主要原因是离子间交换相互作用。     

MgO(111)衬底MgB2 超薄膜的制备和性质研究

利用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)在MgO(111)衬底上制备了干净的MgB₂超导超薄膜. 在背景气体压强, 载气氢气流量以及沉积时间一定的情况下, 改变B₂H₆的流量, 制备得到不同厚度系列的MgB₂超导薄膜样品, 并测量了其超导转变温度 T_c, 临界电流密度J_c等临界参量. 该系列超导薄膜沿c轴外延生长, 表面具有良好的连接性, 且有很高的超导转变温度T_c(0) ≈ 35-38 K和很小的剩余电阻率ρ(42 K) ≈ 1.8-20.3 μΩ·cm^-1. 随着膜厚的减小而减小, 临界温度变低, 而剩余电阻率变大. 其中20 nm的样品在零磁场, 5K时的临界电流密度J_c ≈ 2.3×10⁷ A/cm². 表明了利用HPCVD在MgO(111)衬底上制备的MgB₂超薄膜有很好的性能, 预示了其在超导电子器件中广阔的应用前景. 关键词： MgO(111)衬底 2超薄膜')" href="#">MgB₂超薄膜 混合物理化学气相沉积