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.     

La1－xPrxMnO3(x=0.1，0.2)薄膜庞磁电阻性质的研究

一种新的庞磁电阻氧化物薄膜La_1-xPr_xMnO₃(x=0.1，0 .2)薄膜用脉冲激光沉积(PLD)方法生长在(100)SrTiO₃单晶基底上.XRD结果显示 薄膜具有很好的外延单晶取向.电输运和磁性质的研究表明薄膜具有显著的庞磁电阻效应(CM R)效应，其中磁电阻比率达95％(在5T的磁场下).X射线光电子能谱(XPS)的结果表明薄膜体 系中Pr离子的价态为+4价，因此该薄膜很可能是电子掺杂的庞磁电阻体系. 关键词： 脉冲激光沉积 1-xPr_xMnO₃')" href="#">La_1-xPr_xMnO₃ 电子 掺杂 庞磁电阻     

Ag掺杂La-K-Mn-O非均匀多晶体系的电磁性质

用溶胶-凝胶方法制备了1/mAg₂O-La_0.833K_0.167MnO₃ (LKMO/Ag)系列样品，其中1/m代表Ag₂O和La_0.833K_0.167MnO₃(LKMO)的摩尔比，m=32，16，8，4和2. 研究了此系列样品的结构、磁性和输运特性. X射线衍射实验表明，LKMO/Ag是一个非均匀的系统，样品由磁性的钙钛矿相LKMO和金属Ag相组成. 由于Ag相的加入，在室温条件下，磁电阻效应明显增强. 在300 K, 0.5 T磁场下，m=4样品的磁电阻可以达到32%；5.5 T磁场下，其磁电阻可达64%. 而单纯的LKMO样品在相同条件下的磁电阻分别为10%和35%. 在低温下，加Ag样品的磁电阻效应反而减小，样品含Ag越多，磁电阻效应越小. 用非本征磁电阻(包括自旋极化隧穿和自旋相关散射)和本征磁电阻在不同温区对总磁电阻的相对贡献对此系列样品的磁电阻现象作了定性的解释. 关键词： 自旋极化隧穿 自旋相关散射 低场磁电阻 高场磁电阻     

用脉冲激光方法在Si(100)上沉积的Cox-C1-x颗粒膜及其磁电阻效 应

利用脉冲激光沉积方法在Si(100)上制备了Co_x-C_1-x颗粒膜，并研 究了其正磁电阻 效应.实验结果表明，样品在室温下的正磁电阻效应要远远高于低温下的正磁电阻效应；Co _0.02-C_0.98样品具有最大的室温正磁电阻效应，在外加磁场B=1T时 ，其磁电阻 率MR=22%；随着Co含量的增加，Co_x-C_1-x颗粒膜的正磁电阻效应呈 减小趋势.样品 的MR-B的曲线与传统的多 关键词： 正磁电阻效应 x-C_1-x颗粒膜')" href="#">Co_x-C_1-x颗粒膜 脉冲激光沉积     

磁场诱导的TmFeO3单晶自旋重取向

TmFeO₃具有磁光效应、多铁性和自旋重取向等丰富的物理特性,在凝聚态物理和材料物理领域具有重要的研究价值.本文利用时域太赫兹低温磁光谱,研究TmFeO₃单晶在1.6 K温度下自旋共振频率随外加磁场的变化规律,并表征其内部复杂的相互作用.结果表明,随磁场增加TmFeO₃单晶的准铁磁共振向高频移动,而准反铁磁共振在临界磁场(2.2—3.6 T)转变为准铁磁共振,通过磁结构分析和理论拟合,证实单晶磁矩发生了磁场诱导的自旋重取向.本研究有助于深入理解稀土正铁氧体在外磁场、温度场综合作用下,内部磁结构的调控机制,开发相关的自旋电子学器件.     

Fe15.16Ag84.84金属颗粒膜自旋极化相关的霍尔效应研究

采用磁控溅射法分别在玻璃和单晶硅衬底上同时制备了Fe_15.16Ag_{84.84金属颗粒膜样品，并对样品的霍尔效应和霍尔系数RH随外加磁场H的变化关系进行了 实验研究. 观察到霍尔电压UH与外加磁场H的关系曲线呈现出自旋极化相关的反常现象，并 与其磁电阻效应具有对应关系.基于自旋相关的散射理论对此作出了合理的解释. 关键词： 颗粒膜 霍尔效应 c}')" href="#">特征磁场H_c 自旋相关散射     

Co/Co3O4/PZT多铁复合薄膜的交换偏置效应及其磁电耦合特性

本文采用溶胶-凝胶工艺并结合脉冲激光沉积技术, 在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了Co/Co₃O₄/PZT多铁复合薄膜. 对复合薄膜的微结构和组分进行了表征, 并系统研究了复合薄膜中的交换偏置效应及其对磁电耦合作用的影响. 研究结果表明, 复合薄膜在77 K具有明显的交换偏置效应, 交换偏置场达到80 Oe, 且交换偏置场及矫顽场均随温度降低而增大. 当温度降低到10 K时, 交换偏置场增至160 Oe. X射线光电子能谱(XPS)测试结果证实在Co和Co₃O₄界面处存在约5 nm厚的CoO层, 表明77 K下的交换偏置效应源自反铁磁的CoO层对Co的钉扎作用. 观察到复合薄膜的电容-温度曲线随着外加磁场大小和方向的改变而呈现出规律性的变化, 表明复合薄膜存在磁电耦合效应. 进一步研究发现, 在低温下复合薄膜呈现出各向异性的磁电容效应, 与磁场大小和方向密切相关. 复合薄膜的这种磁电耦合特性主要与复合体系的交换偏置效应及基于界面应力传递的磁电耦合作用有关, 本文对其中的物理机理进行了详细讨论与分析.     

晶界对庞磁电阻颗粒薄膜的磁学和输运性能的影响

采用脉冲电子束沉积技术，在Si(100)单晶衬底上沉积庞磁电阻La_0.67Ca_0.33MnO₃颗粒薄膜，并对它的磁学性能和电学输运性能进行了表征.研究晶界对庞磁电阻薄膜的物理性能的影响，结果表明，晶界的存在使得晶粒之间的耦合变弱，在变温磁化过程中表现出团簇玻璃态行为，金属—绝缘体转变温度(T_p)远远低于铁磁—顺磁转变温度(T_c).低温下电子输运具有弱局域化行为.在低磁场下，晶界的存在掩盖了La_0.67Ca_0.33MnO₃的本征磁电阻行为. 关键词： 脉冲电子束沉积 晶界 磁学和电学输运性能 庞磁电阻     

双层纳米磁电薄膜模型及分析

以层状磁电复合材料弹性力学模型为基础,建立了自由状态下双层纳米磁电薄膜的弹性力学模型,并以此为基础简单介绍了推导其磁电电压系数表达式的方法.计算了CoFe₂Ｏ₄/Pb（Zr_0．52Ti_0．48）Ｏ₃双层纳米复合薄膜的磁电电压系数理论值,分析结果表明基片对薄膜存在强烈的夹持效应,而且基片对压电与磁致伸缩两相材料间最佳体积比有一定的影响. 关键词： 磁电理论 磁电薄膜 铁电材料 磁致伸缩     

(CoFe)_(1-x)Ag_x颗粒巨磁电阻薄膜的磁折射效应研究

在线非接触测试巨磁电阻效应对磁电子器件的工业化生产具有重要的意义 .用红外光谱研究了 (CoFe) 1 -xAgx颗粒薄膜的磁折射效应 ,研究表明在红外波段 ,一级近似可以认为巨磁电阻比值与磁折射变化率成正比 ,可以利用磁折射效应作为在线非接触工具测量与自旋散射相关的巨磁电阻效应 .     

金属颗粒薄膜巨磁电阻效应的影响因素

研究金属颗粒薄膜的颗粒尺寸、磁性组分等对巨磁电阻效应的影响.在自由电子模型和自旋相关散射理论的基础上，计算了金属颗粒膜体系的电子平均散射势.在计算过程中将自旋相关项与宏观量相联系，得到了巨磁电阻效应与磁性成分比例、颗粒尺寸的关系.磁电阻效应的模拟曲线表明，增加磁性成分比例和减小磁性颗粒尺寸可增强颗粒膜的巨磁电阻效应. 关键词：     

二维NiBr2单层自旋电子输运以及光电性质

磁性半导体材料在自旋电子器件领域具有重要的应用前景.本文设计了一些基于磁性半导体NiBr₂单层的纳米器件结构,并采用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法,研究了其自旋输运和光电性质.结果表明,在不同的输运方向(扶手椅形和锯齿形),NiBr₂单层PN结二极管表现出明显的整流效应及自旋过滤效应,这两种效应在其亚3 nm PIN结场效应晶体管中也同样存在.NiBr₂单层PIN结场效应晶体管的电子传输受到栅极电压的调控,电流随着栅极电压的增大受到抑制.另外,NiBr₂单层对蓝、绿光有较强的响应,其光电晶体管在两种可见光的照射下可以产生较强的光电流.本文研究结果揭示了NiBr₂单层的多功能特性,为镍基二卤化物在半导体自旋电子器件和光电器件领域的应用提供了重要参考.     

相分离Nd0.5Ca0.5MnO3体系的再入型自旋玻璃行为和电荷有序

研究了Nd_0.5Ca_0.5MnO₃体系的结构和输运特性. 结构 分析表明，在300K下，体系表现为O′型正交结构并存在典型的Jahn-Teller畸变.在8 T磁场 下，体系出现顺磁绝缘-铁磁金属的转变，庞磁电阻效应发生. 磁测量发现，样品的奈尔温 度T_N和电荷有序转变温度T_CO分别在150和240K左右，在41K左右出 现典型再入型自旋玻璃行为，同时观察到了负的磁化率异常. 结果表明，Nd关键词： 庞磁电阻 自旋玻璃态 负磁化强度 电荷有序     

A位的Gd掺杂对La0.7Sr0.3MnO3体系磁电性质的影响

通过实验研究了La_0.7-xGd_xSr_0.3MnO₃(x= 0.00，0.10，0.15，0.20，0.30 ，0.40，0.50，0.60，0.70)体系的M-T曲线、M-H曲线、红外光谱、拉曼光谱、ρ-T曲线和M R-T曲线.实验结果表明：随着Gd掺杂的增加，体系从长程铁磁有序向自旋团簇玻璃态和反铁 磁状态转变，高掺杂时的输运性质在其磁背景下发生异常.Gd掺杂引起的磁结构变化和额外 的磁性耦合将导致庞磁电阻效应. 关键词： 磁结构 输运行为 庞磁电阻效应     

La0.67Ba0.33MnO3薄膜的激光辐照效应研究

利用脉冲激光沉积技术在LaAlO₃（00l）单晶衬底上制备了La_067Ba_033MnO₃薄膜,研究了CO₂激光辐照对La_067Ba_033MnO₃薄膜的微结构和磁电性能的影响.结果表明,经激光辐照后,La_067Ba_033MnO₃薄膜的结晶性增强,薄膜应变减小;薄膜表面形貌由“岛状”结构变为“平原"结构,且粗糙度大大降低;同时,薄膜的饱和磁化强度、铁磁居里温度、金属—绝缘态转变温度和磁电阻增大,而矫顽场和电阻率减小.根据对传统退火效应的分析和理论计算,认为激光辐照导致的表面微结构的变化以及薄膜的氧含量和均匀性的提高对La_067Ba_033MnO₃薄膜的磁电性能的改善与优化密切相关. 关键词： 庞磁电阻 激光辐照 脉冲激光溅射沉积     

磁电子学讲座第三讲 磁性金属多层膜中的巨磁电阻效应

在许多磁性金属多层膜系统中都存在巨磁电阻效应，这些系统是由厚度为几个纳米的磁层与非磁层交替重叠而构成．出现巨磁电阻效应的必要条件是系统的磁化状态能被外加磁场所改变．该效应的物理原因是传导电子在界面处或磁层内的所谓自旋相关散射．层间耦合随隔离层厚度变化而振荡的现象，在隔离层为非磁过渡金属和贵金属的系统中普遍存在．自旋阀多层结构在信息存储技术中磁电阻“读出”头方面极具应用前景．     

In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As量子阱中的正磁电阻效应

在低温强磁场条件下,对In_0.53Ga_0.47As/In_0.52Al_0.48As量子阱中的二维电子气进行了磁输运测试.在低磁场范围内观察到正磁电阻效应,在高磁场下这一正磁电阻趋于饱和,分析表明这一现象与二维电子气中的电子占据两个子带有关.在考虑了两个子带之间的散射效应后,通过分析低磁场下的正磁电阻,得到了每个子带电子的迁移率,结果表明第二子带电子的迁移率高于第一子带电子的迁移率.进一步分析表明,这主要是由两个子带之间的 关键词： 二维电子气 正磁电阻 子带散射     

磁性金属多层膜中的巨磁电阻效应

在许多磁性金属多层膜系统中都存在巨磁电阻效应，这些系统是由厚度为几个纳米的磁层与非磁层交替重叠构成，出现巨磁电阻效应的必要条件是系统的磁化状态能被外加磁场所改变。该效应的物理是传导电子在界面处或磁层内的所谓自旋相关散射，层间耦合随隔离层厚度变化而振荡的现象，在隔离层为非磁过渡金属和贵金属的系统中普遍存在，自旋阀多层结构在信息存储技术中磁电阻“读出”头方面极具应用前景。     

铁磁多层膜中的力致磁电阻效应

通过研究外应力场下铁磁多层膜系统中的自旋结构,讨论了系统磁电阻对外应力的依赖关系.结果表明,外应力能够诱发磁电阻效应,且其磁电阻紧密依赖于外应力的大小和方向.一般地对铁磁性层间耦合,其磁电阻与外应力之间的关系紧密地依赖于两铁磁层的磁致伸缩系数以及磁晶各向异性之差异.具体地,大小一定的外应力由磁易轴向磁难轴旋转的过程中,磁电阻先缓慢增大后急剧减小,在磁难轴附近变化较敏锐,并出现峰值.外应力方向一定时,磁电阻随应力的增大先敏锐增强后缓慢减小,且应力方向偏离磁易轴越远,变化趋势越显著.特别地,当外应力完全垂直于磁易轴时,应力大小的变化会引起磁电阻翻倍.而外应力场介于8πM/5≤H_λ≤18πM/5时,磁电阻会随应力的旋转单调上升,并在磁难轴附近急剧增强,产生GMR效应;对反铁磁性层间耦合,其GMR效应对应力大小和方向的响应近似地相反于铁磁性层间耦合情形. 关键词： 铁磁/非磁/铁磁三层膜 自旋结构 磁电阻 应力场     

BiFeO3/Ni81Fe19磁性双层膜中的交换偏置及其热稳定性研究

研究了磁场诱导生长的BiFeO₃/Ni₁₈Fe₁₉磁性双层膜中 的交换偏置及其热稳定性. 结果表明: BiFeO₃/Ni₁₈Fe₁₉双层膜中的交换偏置场H_ex未表现出明显的磁练习效应. 在负饱和磁场等待过程中, BiFeO₃/Ni₁₈Fe₁₉双层膜磁滞回线的前支和后支曲 线都随着在负饱和磁场中等待时间t_sat的增加向正场方向偏移. 交换偏置场H_ex的大小随着等待时间t_sat的增加而减小, 矫顽力H_c基本不变. 交换偏置场H_ex的大小随测量温度T_m的升高变化不明显, 表现出良好的热稳定性; 但矫顽力H_c随T_m的升高而显著减小. 良好的热稳定性应该来源于铁电性和反铁磁性间的共同耦合作用. 关键词： 多铁性 磁性薄膜 交换偏置 热稳定性