Effect of flash thermal annealing by pulsed current on rotational anisotropy in exchange-biased NiFe/FeMn film

In this paper, Ta/[NiFe(15 nm)/FeMn(10 nm)]/Ta exchange-biased bilayers are fabricated by magnetron sputtering,and their static and dynamic magnetic properties before and after rapid annealing treatment with pulsed current are characterized by using a vibrating sample magnetometer(VSM) and a vector network analyzer(VNA), respectively. The exchange bias field He and static anisotropy field Hsta kdecrease from 118.45 Oe(1 Oe = 79.5775 A·m~(-1)) and 126.84 Oe at 0 V to94.75 Oe and 102.31 Oe at 90 V, respectively, with increasing capacitor voltage, which supplies pulsed current to heat the sample. The effect of flash thermal annealing by pulsed current on the rotational anisotropy(Hrot), the difference value between static and dynamic magnetic anisotropy, is investigated particularly. The highest Hrot is obtained in the sample annealing with 45-V capacitor(3300 μF) voltage. According to the anisotropic magnetoresistance measurements, it can be explained by the fact that the temperature of the sample is around the blocking temperature of the exchange bias system(T_b) at 45 V, the critical temperature where the formation of more unstable antiferromagnetic grains occurs.     

成分和厚度的依赖

通过调整Mn的成分，系统地研究了Ni81Fe19/Ni100-xMnx双层膜的磁学性质，特别是交换偏置场(Hex)的变化.当Ni100-xMnx中Mn的原子百分比在534%到600%之间时，对于150nm的Ni81Fe19，得到了最大的交换偏置场175kA/m，同时由于Mn对Ni81Fe19层的扩散所造成的磁矩的降低小于20%；高角x射线衍射证明Ni100-xMnx的晶格常数随着Mn成分的改变而变化，Mn含量越多，其晶格常数越大；制备态Ni100-xMnx膜晶格常数与θ相NiMn膜晶格常数的接近程度与NiMn膜θ相形成的容易程度相对应.也研究了交换偏置场随着Ni１００-xMnx厚度的变化，第一次得到了当Ni100-xMnx中Mn的原子百分比为706%时，Ni81Fe19(150nm)/Ni100-xMnx(90nm)双层膜在经过240℃，5h退火后，可以有80kA/m的交换偏置场，此时铁磁层磁矩的大小几乎不变. 关键词： Ni81Fe19/Ni100-xMnx 交换偏置场     

康普顿效应的进一步讨论

详细阐述了康普顿散射的实验现象和物理解释,从康普顿效应与光电效应的微观区别、光的粒子性等角度,分析了康普顿效应中容易产生的误解和疑惑,揭示了康普顿散射中光子与电子相互作用过程的波粒二象性物理本质.最后简单介绍了康普顿效应的逆效应.     

反应磁控溅射氧化镍薄膜的自旋塞贝克效应

自旋塞贝克效应是由(亚)铁磁体中的温度梯度引起自旋塞贝克电压信号的现象,目前已成为热自旋电子学研究的热点领域之一。本文采用反应磁控溅射工艺在Si衬底上沉积NiO薄膜,分别研究了溅射功率、氧氩比例、溅射气压、衬底温度对NiO薄膜微观结构和表面形貌的影响,实验中反应磁控溅射最适工艺条件为溅射功率110 W、氧氩比例0.15(O₂ 15 mL/min; Ar 100 mL/min)、溅射气压0.3 Pa、衬底温度400 ℃。研究了Si/NiO/Pt结构中温度梯度(温差)、磁场角度、NiO厚度变化和Pt厚度变化对自旋塞贝克电压的影响。结果表明,自旋塞贝克电压与温差呈简单的线性关系,温差越大测得的自旋塞贝克电压越高;磁场角度与自旋塞贝克电压之间满足余弦函数关系式,即在0°和180°时所得自旋塞贝克电压最大,90°和270°时为零;反铁磁性绝缘层NiO的厚度越大,所测得的自旋塞贝克电压信号越强;顺磁金属层Pt的厚度越大,自旋塞贝克电压信号越弱。     

不同退火温度对钡铁氧体薄膜磁性的影响

M型钡铁氧体(BaFe₁₂O₁₉, BaM)是一种单轴磁晶各向异性的六角晶系硬磁材料,由于其具有很强的各向异性场,因此在自偏置微波器件领域具有广阔的应用前景。本文采用常温射频磁控溅射法在(000l)取向的蓝宝石衬底上沉积了厚度约为130 nm的BaFe₁₂O₁₉非晶薄膜,然后分别在850 ℃、900 ℃、950 ℃、1 000 ℃对其空气退火处理3 h,得到BaM晶体薄膜样品。采用X射线衍射仪对薄膜样品进行物相及晶体生长取向鉴别,采用扫描探针显微镜和扫描电子显微镜对薄膜样品的粗糙度和表面形貌进行测量和观察,采用振动样品磁强计对样品进行了静态磁性能测试。实验结果表明,退火后的薄膜样品的主晶相为BaM,且具有(000l)取向择优生长,其微观组织结构都表现为C轴垂直于膜面的颗粒状结构。退火温度为900 ℃时所得样品的各项性能达到最佳,其表面粗糙度为2.8 nm,矩形比为0.84,饱和磁化强度为247 emu/cm³,矫顽力为1 528 Oe。     

Ni70Co30/Cu磁性金属多层膜界面元素分布的X射线异常散射研究

应用X射线异常散射技术研究了[Ni₇₀Co₃₀(25A)/Cu(20A)]₂₀多层膜的界面结构, 结果表明, 退火前后Cu/Ni₇₀Co₃₀和Ni₇₀Co₃₀/Cu界面的温度行为不同.对于制备态样品, 界面结构是非对称的, 在Cu/Ni₇₀Co₃₀界面, 存在一个8A厚的CuNi₃过渡层和一个4A厚的NiCo层. 然而, Ni₇₀Co₃₀/Cu界面却不存在任何扩散. 285\textcelsius 2h退火后,Ni₇₀Co₃₀/Cu界面开始发生扩散, 产生了一个12A厚的CuNi₂Co过渡层. X射线能量分别在Co, Ni, Cu K吸收边附近的X射线漫散射实验, 揭示了在Ni₇₀Co₃₀/Cu多层膜的界面处, Cu与Ni和Co具有不同的横向关联长度, 显示了不均匀的横向分布.     

Magnetoresistance of Electrons Channelled by Microscopic Magnetic Field Modulation

We report the magnetoresistance of two-dimensional electron gas, which is made of GaAs based epitaxial mul-tilayers and laterally subjected to a periodic magnetic field. The modulation field is produced by an array of submicrometre ferromagnets fabricated at the surface of the heterostructure. The magnetoresistance of about 20% is found at low temperature 80K. The measurement is in quantitative agreement with semiclassical simulations, which reveal that the magnetoresistance is due to electrons trapped in snake orbits along lines of zero magnetic field.     

射频等离子体离子能量分布特性研究

利用质谱仪对不同进气速率下的氩气、氮气及氮-氘混合三种射频感应耦合等离子体的离子能量分布、离子浓度演化进行了研究。实验结果表明,等离子体的离子能量分布呈多峰结构;在功率一定时,纯氩气及氮气离子的峰值能量随进气速率增加向低能端移动,且离子通量密度逐渐降低;而氮-氘混合等离子体生成的氨系离子 ND₄⁺,峰值离子能量随氘气进气速率先降低后上升,通量密度先增大后降低。      

薄膜热电堆(Cu/Cu55Ni45)热流传感器的制备工艺及性能研究

本文首先通过磁控溅射技术在单晶Si和Al₂O₃陶瓷衬底上分别依次沉积厚度为600 nm的Cu和Cu55Ni45薄膜，然后使用微加工技术在10 mm×10 mm的衬底区域内制备了200对串联的热电偶组成薄膜热电堆结构，最后采用反应溅射联合硬掩膜沉积了不同厚度的氧化铝热阻层，使串联的热电偶分别产生冷端和热端。根据Seebeck效应，在热流的作用下薄膜热电堆冷热两端的温差使传感器输出热电信号，实现对热流密度的测量。通过对薄膜热电堆的表征与标定，结果表明：沉积在Si衬底与Al₂O₃陶瓷衬底上的Cu/Cu55Ni45热电堆中，Cu膜粗糙度分别为20和60 nm, Cu55Ni45膜粗糙度分别为15和20 nm,电阻分别为38.2Ω和2.83 kΩ,灵敏度分别为0.069 45和0.026 97 mV/(kW·m^-2)。具有不同表面粗糙度的单晶Si衬底与Al₂O₃陶瓷衬底会影响在其表面沉积的Cu/Cu55Ni45热电堆表面粗糙度，进而导致薄膜热电...     

电极材料及偏压极性对氧化物介质击穿行为的影响及机制

忆阻器和能量存储电容器具有相同的三明治结构,然而两个器件需要的操作电压有明显差异,因此在同一个器件中,研究操作电压的影响因素并对操作电压进行调控,实现器件在不同领域的应用是十分必要的一个工作.本文利用反应磁控溅射技术在ITO导电玻璃、Pt/Si基底上生长了多晶ZrO_2和非晶TaO_x薄膜,选用不同金属材料Au, Ag和Al用作上电极构建了多种金属/氧化物介质/金属三明治结构的电容器,研究了器件在不同偏压极性下的击穿强度.结果发现:底电极是ITO的ZrO_2基电容器在负偏压下的击穿电场比Pt电极器件稍大.不管底电极是ITO还是Pt, Ag作为上电极时器件的击穿强度均存在明显的偏压极性依赖性,正偏压下的击穿电场减小了一个数量级;相反,在Al作为上电极的Al/TaO_x/Pt器件中,正向偏压比负向偏压下的击穿电场增加了近2倍.上述器件的不同击穿行为分别可以由氧化物电极和介质界面层间氧的迁移和重排、电化学活性金属电极的溶解迁移和还原以及化学活性金属电极与氧化物界面的氧化还原反应来解释.该实验结果对有不同操作电压要求的器件,如忆阻器和介质储能电容器等在器件设计和操作方面具有指导意义.