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.     

[(Fe/Pt/Fe)/Ag]n多层膜低温合成分离的L10相FePt纳米颗粒

制备了[(Fe/Pt/Fe)/Ag]n多层膜,研究了不同温度退火后的微结构和磁特性.实验结果表明温度高于400℃退火后,样品开始形成L10相的FePt纳米颗粒与Ag基体的复合结构.△M曲线的测量表明FePt颗粒之间不存在交换作用,非常清楚地说明非磁基体Ag有效地隔离了FePt磁性颗粒.有序相的低温合成可能和多层膜结构所造成的界面扩散以及Ag层引入的界面缺陷有关,同时,Ag原子较强的迁移性以及FePt与Ag之间表面自由能的显著差异,使FePt纳米颗粒被Ag隔离.     

缓冲层Ta对FePt薄膜L10有序相转变及矫顽力的影响

制备了Ta/FePt/C系列多层膜，研究了样品在不同温度退火后的磁特性和微结构.实验结果表明，不同厚度的Ta缓冲层具有不同的微结构特征，显著影响FePt层的L1₀有序相的形成及相应的矫顽力.当Ta缓冲层较薄，Ta层为非晶态，且较为粗糙，由此使FePt在界面处产生较多的缺陷并导致较高密度的晶界，在退火过程中，受束缚相对较弱的非晶态的Ta原子比较容易沿FePt的缺陷和晶界处向FePt层扩散，使FePt在相变过程中产生的应力比较容易释放，同时，Ta在扩散过程中产生的缺陷，降低了FePt有序 关键词： FePt薄膜 0相')" href="#">L1₀相 原子扩散     

一种非连续纳米氧化层自旋阀的显微结构研究

利用高分辨电子显微学方法(HREM)研究了纳米氧化层镜面反射自旋阀多层结构Ta(35nm)Ni80Fe20(2nm)Ir17Mn83(6nm)Co90Fe10(15nm)NOL1Co90Fe10(2nm)Cu(22nm)Co90Fe10(15nm)NOL2Ta(3nm).该自旋阀的巨磁电阻(GMR)效应高达15%,较无此镜面反射纳米氧化层(NOL)的自旋阀提高近1倍,同时交换偏置场亦有所增强.高分辨显微结构分析表明,介于钉扎层与被钉扎层之间的氧化层(NOL1)并未完全氧化,即除氧化过程生成的CoFe氧化物 关键词： 自旋阀 纳米氧化层 高分辨电子显微学 巨磁电阻效应     

(Ni0.81Fe0.19)1-xCrx作为种子层对NiFe/FeMn交换偏置的影响

采用一种新的种子层材料:(Ni081Fe019)1-xCrx,通过改变种子层中Cr原子的含量,使得在其上生长的NiFeFeMn双层膜的织构和晶粒尺寸产生极大的差异,系统研究了NiFeFeMn双层膜中FeMn晶粒尺寸和织构对交换偏置的影响.实验结果表明,在FeMn的γ相(111)织构较好的前提下,交换偏置场的大小与织构的差异没有关系;FeMn的晶粒尺寸对交换偏置场有很大影响,较小的反铁磁层晶粒对交换偏置场有利,过大的反铁磁层晶粒不利于交换偏置场.将(Ni081Fe019)05Cr05与传统的种子层材料Ta进 关键词： 交换偏置 晶粒尺寸 织构 种子层     

磁电子学器件应用原理

本文介绍几种重要的磁电子器件的基本结构和工作原理,包括巨磁电阻与隧穿磁电阻传感器、巨磁电阻隔离器、巨磁电阻与隧穿磁电阻硬盘读出磁头、磁电阻随机存取存储器、自旋转移磁化反转与微波振荡器。自旋晶体管作为未来磁电子学或自旋电子学时代的基本元素,目前大都还处在概念型阶段,本文也将对几种自旋晶体管的大致原理作简要介绍。     

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     

Fe/Si多层膜的层间耦合与界面扩散

对以本征Si及重掺杂ｐ型和ｎ型Si作为中间层的Fe/Si多层膜的层间耦合进行研究，并通过退火，增大Fe，Si之间的扩散，分析界面扩散对层间耦合的影响. 实验结果表明，层状结构良好的制备态的多层膜，Fe，Si之间也存在一定程度的扩散，它是影响层间耦合的 主要因素，远远超过了半导体意义上的重掺杂，使不同种类的Si作为中间层的层间耦合基本 一致.进一步还发现，在一定范围内增大Fe，Si之间的扩散，即使多层膜的层状结构已经有了相当的退化，Fe/Si多层膜的反铁磁耦合强度基本保持不变. 关键词： Fe/Si多层膜 层间耦合 界面扩散     

室温生长MgO底层诱导(001)取向FePt薄膜的有序化过程对FePt成分的依赖

室温下通过磁控溅射在表面热氧化的Si基片上生长了MgO/Fe_xPt_100-x双层膜和Fe_xPt_100-x单层膜系列样品，Fe_xPt_100-x的原子成分x=48—68.研究了热处理前后不同成分FePt薄膜的晶体结构和磁性的变化，尤其是MgO底层的引入对FePt的晶体结构和磁性的影响 关键词： FePt(001)薄膜 0相')" href="#">L1₀相     

[(Fe/Pt/Fe)/Ag]n多层膜低温合成分离的L10相FePt纳米颗粒

制备了［（Fe/Pt/Fe）/Ag］n多层膜,研究了不同温度退火后的微结构和磁特性.实验结果表明温度高于400℃退火后,样品开始形成L10相的FePt纳米颗粒与Ag基体的复合结构.ΔM曲线的测量表明FePt颗粒之间不存在交换作用,非常清楚地说明非磁基体Ag有效地隔离了FePt磁性颗粒.有序相的低温合成可能和多层膜结构所造成的界面扩散以及Ag层引入的界面缺陷有关,同时,Ag原子较强的迁移性以及FePt与Ag之间表面自由能的显著差异,使FePt纳米颗粒被Ag隔离. 关键词： L10相 FePt 交换作用