磁性多层膜论文_李克一

导读:本文包含了磁性多层膜论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:磁性,各向异性,多层,薄膜,霍尔,反常,效应。

磁性多层膜论文文献综述

李克一^[1]（2019）在《过渡金属掺杂SiC/Cu稀磁半导体超薄多层膜的结构、输运和磁性》一文中研究指出由于SiC是一种新型容易掺杂为宽带隙半导体的材料,它的制备工艺也较为成熟,我们选取SiC作为本论文的研究对象。但是,由于非磁性材料单独掺杂的性能不够好,我们进行磁性与非磁性材料共掺杂来改良材料的性能。同时,对SiC半导体的潜在巨磁阻性能进行了研究。通过磁控溅射的方法,我们制备了SiC/Cu多层膜,通过多层膜方式交替沉积,增大了SiC和Cu的接触面积,Cu的饱和磁化强度低的问题得以解决。其中大致分为两方面的制备研究,一种是通过共掺杂磁性与非磁性材料进入SiC,通过Fe、Ni的共掺以期提高薄膜性能,对Fe、Ni共掺SiC/Cu多层膜样品的输运、结构以及磁性进行研究;另一下研究退火后多层膜的巨磁阻,分析了退火对SiC/Cu多层膜的结构、磁电阻、磁性的影响。对于的Fe共掺杂SiC/Cu多层膜,改变其Cu层的厚度,其多层膜的周期性结构用X射线反射率谱进行了表征,多层膜单层厚度及单个周期结构均属于埃级水平。X射线光电子能谱表明了薄膜中的Cu-C、Fe-Si键,Cu元素的存在形式为单质Cu和Cu~+。通过X射线吸收精细结构及其拟合结果,表明部分Fe原子进入间隙位;Cu原子以替位Si进入SiC中和Cu单质的形式存在。所有的多层膜载流子浓度通过输运测试结果表明都在10~(22)的数量级以上,随着Cu层厚度增加,载流子浓度降低。样品的主要输运机制是Mott变成跃迁。通过态密度的计算,体系的铁磁性来源于Fe 3d、Cu 3d和C 2p、Si 2p的p-d交换作用。所有样品都具备室温铁磁性,样品的饱和磁化强度最高为8.2emu/cm~3,且当Cu层厚度的增加,饱和磁化强度降低,这是由于随着Cu层厚度的增加,载流子浓度降低,体系的p-d交换作用减弱,进而使得饱和磁化强度减小。对较低温度下真空退火处理的样品。在低于纳米Cu的第一熔点的温度进行退火,微小的SiC结晶在退火后的样品SiC层出现,原子Cu部分耦合进入了SiC层,Cu替位Si位,以一价的价态形式存在。样品主要输运机制是Mott变程跃迁,所有的SiC/Cu多层膜都为P型半导体特征,并且都具有室温铁磁性。Hall测试表明,随着Cu层厚度变大,载流子浓度Pc减小,随着退火温度的升高,饱和磁化强度Ms升高。理论计算表明体系的铁磁性仍源于载流子调节的p-d交换作用。退火后的多层膜出现了正巨磁电阻效应,磁电阻大小与多层膜的单层厚度变化有直接联系,磁电阻在30K测试温度下最高达700%。(本文来源于《天津理工大学》期刊2019-02-01）

赖萍^[2]（2018）在《纳米晶铁钴基金属和氧化物磁性多层膜性能及应用研究》一文中研究指出现如今,科学技术的发展让电子元器件逐渐朝着集成化、高频化的方向发展,对材料也提出了更高的要求,因此,纳米晶铁钴基金属和氧化物磁性多层膜性能及应用成为了薄膜材料研究领域的热点内容。本文从薄膜制备实验方法实验过程、电镀液中各组分浓度的影响、薄膜微观结构和磁性能分析、自旋阀传感单磁头中的应用这四个方面进行分析,以此对多层薄膜材料的性能和实际应用提出全新的发展思路。(本文来源于《数码世界》期刊2018年09期）

李文静^[3]（2018）在《CoNiGa和CoCr_2O_4/Ni纳米线及IrMn/FM(CoFe、CoPt)多层膜的磁性研究》一文中研究指出交换偏置起源于铁磁-反铁磁材料界面的交换耦合作用,被广泛应用于各种磁电阻器件。随着器件小型化的发展,对交换偏置纳米体系的研究也变得越来越重要,因此本论文的前两个工作是在不同直径的阳极氧化铝(AAO)模板背面纳米点阵上生长了两种交换偏置纳米结构:Ir Mn/CoFe水平交换偏置多层膜和[Pt/Co]_5/IrMn垂直交换偏置多层膜,并研究了尺寸效应对交换偏置纳米体系矫顽力和交换偏置场的影响。同时,本论文的后两个工作也是以AAO为模板,用电化学沉积技术和溶胶凝胶法生长了单相和复合核壳结构的磁性纳米线,并对其磁化翻转特性和热稳定性等问题进行了详细的研究,该部分工作的开展为将来发展高密度磁记录介质或多功能磁电子器件提供了理论依据。具体来说,本论文的研究工作分为以下四个方面:(1)在叁种不同尺寸(20 nm、70 nm和100 nm)的AAO模板背面纳米点阵上沉积了IrMn/CoFe面内交换偏置多层膜,探讨了纳米点尺寸对薄膜矫顽力和交换偏置场的影响。形貌分析结果表明,沉积过程中阴影效果导致了磁性薄膜在衬底上分布不均匀:纳米点上厚,纳米点之间(山谷区)薄。磁性测量结果显示,随着纳米点尺寸的减小,样品磁化曲线变得更加倾斜,这是由衬底表面起伏的形貌使得磁矩易轴分布展宽以及磁性膜厚度不同的地方翻转场不一致导致的。这种翻转场的不一致也反映在一阶反转曲线图上,表现为主峰的扩展和次峰的出现。另外,与连续薄膜相比,纳米结构交换偏置多层膜的局域矫顽力和交换偏置场都有明显的增强。(2)在不同直径的AAO模板背面纳米点阵上沉积了[Pt/Co]_5/IrMn多层膜,并研究了纳米点尺寸对垂直交换偏置场和矫顽力大小的影响。磁性测量结果表明在纳米结构样品中,反铁磁磁畴尺寸减小导致的随机场增加和山谷区的畴壁钉扎作用共同导致了垂直交换偏置场随着纳米点尺寸的减小而增大。进一步减小纳米点尺寸,受形貌的影响更多的磁矩取向会偏离垂直方向,造成交换偏置场的下降。同时,多层膜的矫顽力也是随纳米点尺寸的减小而先增加后减小。此外,研究还发现这种纳米结构垂直交换偏置多层膜具有比连续膜更高的交换偏置场和阻塞温度。(3)利用直流电化学沉积的方法成功的在AAO模板中制备了不同组分的CoNiGa合金纳米线。首先,系统的探讨了电沉积过程中沉积势、电解液组分以及溶液pH值对Co、Ni和Ga叁种元素还原的影响,从而找到最佳沉积条件。接着,对CoNiGa合金纳米线的变温磁学性质进行了详细的研究:室温磁性测量结果表明,当Ga含量增加10%时,CoNiGa纳米线的矫顽力会增大37%,故可以通过改变合金纳米线的组分来达到调控其磁性的目的。角度依赖的矫顽力曲线表明Co_(55)Ni_(28)Ga_(17)纳米线的磁化翻转模式随着角度的增加由卷曲翻转变为一致翻转,而低温磁测量显示其矫顽力随着温度的升高线性下降,满足热激活模型。(4)采用溶胶凝胶法和电化学沉积技术在AAO模板中合成了形貌均匀一致的CoCr_2O_4/Ni核壳纳米线。晶体结构分析表明500℃退火可以得到纯的尖晶石结构CoCr_2O_4相。变温磁性测量结果显示随着温度的逐渐下降,CoCr_2O_4纳米管会在90K、21K和14K附近发生叁次磁相变,分别对应着亚铁磁转变、螺旋磁有序转变和锁定磁相变。另外,相比于单相Ni纳米线,CoCr_2O_4/Ni核壳纳米线的矫顽力和剩磁都明显增大,其磁学性质主要由体积比较大的Ni层决定。最后,对CoCr_2O_4/Ni核壳纳米线的磁化翻转特性进行了微磁学模拟,结果显示温度效应对复合纳米线的矫顽力影响很小。尽管模拟结果与实验测试的矫顽力值略有偏差,但是其磁滞回线的形状和磁化翻转特性都与实验结果非常相似,证明了模拟结果的可靠性。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》期刊2018-06-01）

俱海浪^[4]（2018）在《Co基磁性多层膜垂直磁各向异性研究》一文中研究指出研究了Co/Pt、Co/Ni及CoFeB/Ni等垂直磁各向异性磁性多层膜中的成分、结构及制备工艺等因素对其磁性能及自旋相关输运的影响,其中CoFeB/Ni磁性多层膜结构是首次在实验上进行制备研究的;通过对多层膜加入MgO底层及退火处理,均大幅度的提高了其垂直磁各向异性;通过材料的性能测试及结构表征构建材料性能与结构之间的关系。本论文的主要研究内容如下:制备了以Pt及MgO/Pt为底层的Co/Pt多层膜样品,通过测试其反常霍尔效应回线、磁滞回线等方法研究了其垂直磁各向异性,发现在Co/Pt多层膜中加入MgO底层后样品的矫顽力和霍尔电阻分别较单纯Pt底层样品提高了 324%和17%;加入MgO底层经退火后Co/Pt多层膜的有效磁各向异性常数Keff增加到原始Co/Pt多层膜的356%。Pt底层和MgO/Pt底层样品的X射线衍射与截面样品的透射电镜测试结果表明,加入MgO后促使Co/Pt多层膜的(111)织构增强,从而提高了样品的垂直磁各向异性。制备了以Pt及MgO/Pt为底层的Co/Ni多层膜样品,将Co/Pt多层膜的高垂直磁各向异性与Co/Ni多层膜的低阻尼系数相结合,系统研究了各参数如周期层中Co、Ni厚度、底层Pt厚度、Co/Ni周期数以及不同MgO厚度等对样品性能的影响,发现在底层中加入MgO及进行合适温度的退火,可以进一步的优化多层膜的垂直磁各向异性。加入MgO底层及进行退火处理,样品的Keff分别增加了 185%和215%;通过对样品结构的X射线衍射测试分析,发现加入MgO后样品的(111)织构明显增强;通过对截面样品的透射电镜测试发现其晶格条纹在加入MgO后变得清晰有序,取向趋于一致,这说明样品垂直磁各向异性的提高与MgO底层加入后增强了(111)方向的织构有关。研究了复合靶材CoFeB与Ni构成周期层的多层膜性能。在对Pt底层CoFeB/Ni多层膜的研究中,通过加入MgO底层及退火处理,样品的Keff分别增加了176%和212%。对样品的X射线衍射测试发现,MgO底层加入后,样品的(111)织构显着的增强,同时样品出现了对应的CoFeB/Ni周期层(111)衍射峰。通过对截面样品的透射电镜测试发现样品的晶格取向基本一致。通过引入矫顽力不同的Co/Pt及Co/Ni两个铁磁层,制备出了以Au为隔离层的赝自旋阀结构样品,当固定隔离层Au的厚度,Co/Pt多层膜周期数n大于3时两个铁磁层的磁矩翻转在磁场的作用下是先后进行的,样品具备了明显的磁电阻效应;通过测试磁滞小回线发现n等于4时,两个铁磁层之间是反铁磁耦合,当n分别等于2、5、6时,两个铁磁层之间是铁磁耦合;改变隔离层Au的厚度时,两个铁磁层的耦合在铁磁与反铁磁之间转换,样品的磁电阻效应随着Au厚度的逐渐增加出现振荡减小的趋势。(本文来源于《北京科技大学》期刊2018-06-01）

张伟^[5]（2018）在《磁性多层膜异质结中飞秒激光诱导超快退磁机制的研究》一文中研究指出1996年,E.Beaurepaire等科学家发现的飞秒激光诱导超快退磁现象为我们提供了在超快时间尺度下操纵磁矩的全新思路,也诞生了一个新的研究领域:飞秒磁学。随后,科学家们在GdFeCo等体系中证实了超快的磁矩翻转,这个翻转时间最快可以到几个皮秒。另一方面,飞秒激光诱导产生的超快自旋流的发现也为超快磁翻转以及太赫兹发生器等新型自旋电子学器件的研制提供了新的方向。然而,20多年过去了,人们对飞秒激光诱导产生的在亚皮秒尺度上发生的超快退磁现象的物理机制的理解依然不够准确和深入,这主要体现在对一些现象的解释上存在明显的矛盾。比如,Zhang等人的理论以及Koopmans等人的实验结果都证实了自旋轨道耦合强度越强,超快退磁时间越短。但是,S.Iihama等人在实验上观察到Ni薄膜的退磁时间比FePt更快,但是我们知道,FePt这种具有垂直各向异性的体系,其自旋轨道耦合显然是比Ni薄膜更大。还有,A.Eschenlohr等人报道了Ni薄膜中主要是局域的自旋翻转机制对超快退磁起主导作用,这和M.Battiato等人在完全相同的体系中的理论预期完全相反。另外,对于热电子输运导致的超快退磁,A.Eschenlohr等人的实验结果和非局域的自旋超扩散机制吻合的非常好,而N.Bergeard等人在类似的体系中,采用类似的实验构型,得到了类似的实验现象,但是在理论解释上采用的却是完全相反的局域的自旋翻转机制。诸如此类矛盾的存在说明我们对超快退磁机制的理解还有很长的路要走。另外,关于超快退磁时间τ_M和阻尼因子α之间的关系,理论预期和实验结果之间也存在明显的矛盾,在超快退磁机制的研究当中,这是一个长期存在而未能得到解决的突出问题。比如,2005年,Koopmans等人在理论上预期了二者之间成反比关系。但是,随后的实验结果并不符合这一理论预期,比如,J.Walowski、I.Radu以及国内的学者周仕明老师等分别独立报道了超快退磁时间随着阻尼因子的增大而增大这样的实验结果,他们都是采用向3d过渡族金属中参杂重稀土元素来调控阻尼因子,另外,国内的赵海斌老师等人在CoFeAl薄膜中也证实了超快退磁时间随着阻尼因子增大而增大的现象。这些实验结果都和Koopmans等人给出的理论预期截然相反。更重要的是,阻尼因子所代表的是时间尺度在ns量级的自旋-晶格的相互作用过程,在超快研究的早期工作中,人们一度认为由内禀的自旋晶格耦合决定的弛豫时间就是人们所能操纵磁矩的最短时间,然而,之后更短脉冲超快激光的问世打破了这一极限,实现了亚皮秒尺度的超快退磁,从这个角度讲,我们更是非常有必要去研究这两个时间尺度上发生的动力学行为的关联。因此,本论文将主要围绕着超快退磁时间τ_M和阻尼因子α二者之间的关系来展开讨论,在此基础上,研究超快退磁的物理机制。我们选择了 Co/Ni铁磁/铁磁耦合的异质结构体系、FeGa/IrMn铁磁/反铁磁交换偏置异质结构体系以及Co/Pt铁磁/非磁性金属的异质结构体系来研究超快退磁的物理机制。一,我们选择了具有优异垂直各向异性的Co/Ni双层膜体系,采用时间分辨的磁光克尔技术分别测量了纳秒和亚皮秒时间尺度下的磁动力学过程,分别得到体系的阻尼因子和超快退磁时间,在实验上证实了二者之间呈线性正比关系,这一结果和基于费米呼吸模型的理论计算非常吻合,并给出了定量的解释。我们得到了体系的自旋翻转几率b~2=0.28,这一数值值远远大于单层的Co和Ni薄膜中的数值,这主要来自于Co/Ni界面处的强自旋轨道耦合效应。另外,对于金属多层膜异质结构中的超快退磁机制,往往既包含内禀的自旋翻转的贡献,也包含受激发的自旋依赖的电子输运的贡献,我们提出,通过研究超快退磁时间和阻尼因子的关系可以区分哪一种机制起主导作用。比如,如果超快退磁时间和阻尼因子成正比关系,那么内禀的白旋翻转机制起主导作用,否则,就是非局域的自旋依赖的电子输运机制起主导作用。Co和Ni都是3d过渡族磁性金属,电子的弛豫发生在费米面附近,两者的超快退磁机制一样,这和之前采用的向3d过渡族金属中参杂稀土元素的方法完全不同,在那里,负责提供绝大部分磁矩的是内层的4f电子,但是它们由于远离费米面,并不参与自旋翻转的过程,属于第二类超快退磁体系,因此,这种方法因为同时引入了两种超快退磁机制得到的结果是不可信的。而我们的工作中选取Co/Ni的双层膜体系,因为避免了这一向题而建立起了真正的超快退磁时间和阻尼因子二者之间的关系。二、我们选取FeGa/IrMn交换偏置双层膜体系,主要采用TRMOKE技术研究了 FeGa(10 nm)/IrMn(t nm)交换偏置双层膜系统的ns时间尺度和亚ps时间尺度下的自旋动力学过程。在磁矩进动动力学过程中,我们观察到阻尼因子随着反铁磁厚度的增大先增加后减小的趋势,在反铁磁厚度等于2nm时达到最大值。我们提出,自旋泵浦诱导的自旋流效应是阻尼的主要来源,而界面处的铁磁和反铁磁的交换耦合使得反铁磁在铁磁的带动下发生进动,当反铁磁比较薄的情况下,这种反铁磁的进动产生的自旋流因为反铁磁排列的无序会被大大减弱,而反铁磁大于2nm的时候,反铁磁序建立起来,反铁磁进动产生的自旋流相干加强。在这样的模型下,我们第一性原理计算的结果和实验测量的结果基本趋势是相吻合的。在此基础上,我们测量了超快退磁时间随着反铁磁厚度的增大先减小后增大,在反铁磁厚度为2nm时,达到最小值,这表明阻尼因子对超快退磁过程可能会有重要影响。因为这两个时间尺度上的动力学过程都涉及到自旋角动量的耗散,联系超快退磁时间和阻尼因子的一个重要物理量是界面处的化学势从,这个自旋化学势越大由自旋流起主导作用的阻尼对超快退磁过程的影响越大。很长时间以来,人们一直认为自旋泵浦产生的自旋流是垂直于磁矩的方向,而超快退磁过程的自旋弛豫是沿着磁矩的纵向方向,这两个过程可能不会有联系,而我们的实验结果证实了这两个过程之间确实存在关联,在此基础上,我们提出自旋泵浦效应产生的横向自旋流也可以作为超快退磁的物理机制之一。叁、我们在实验上采用时间分辨磁光克尔效应研究了具有纳米磁畴结构的(Co/Pt)20多层膜体系的磁场依赖和激光功率依赖的超快退磁过程。实验结果表明,超快退磁时间和外磁场无关,随着激光功率的增大而增大。我们采用原子尺度动力学模型对实验测量的超快退磁曲线进行模拟,实验和模拟结果非常吻合,证明了在我们的研究体系中,横向自旋热涨落机制对超快退磁过程起主导作用,而磁畴间的超快自旋流效应可以忽略不计。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》期刊2018-06-01）

王瑞^[6]（2018）在《垂直取向磁性多层膜中自旋输运和磁化翻转研究》一文中研究指出在巨磁电阻效应(GMR)和自旋转移矩效应(STT)之后,近年来自旋电子学领域又有一重大突破,利用重金属/铁磁金属双层结构中自旋霍尔效应(SHE),在重金属层表面产生自旋电流注入到相邻磁性层中,进而诱导磁性层磁化翻转。基于自旋霍尔效应制备的器件,具备更加简单的结构,有望用于下一代磁性随机存储器(MRAM),进一步提高存储密度并降低功耗。本论文主要研究内容是利用磁控溅射沉积系统,优化Pt、Co、Ta薄膜,在Si/SiO_2基片上制备出Ta/Pt/Co/Pt和Ta/Pt/Co/Ta磁性多层膜结构,研究多层膜的表面形貌、垂直各向异性、反常霍尔效应以及各向异性场,主要内容如下:(1)通过变化沉积压强等实验条件,优化出表面粗糙度小、单一取向的高质量Pt、Co、Ta薄膜,在此基础上制备出垂直取向Pt/Co/Pt磁性多层膜,获得不依赖于电流密度的具有良好热稳定性的反常霍尔曲线,通过面内磁场霍尔电阻变化曲线拟合出不同温度下多层膜各向异性场,低温下达到1.1 T,室温下大约为3000 Oe。(2)利用Ta籽晶层优化出剩磁比接近1的垂直取向Ta/Pt/Co/Ta磁性多层膜,这种薄膜中获得不随电流密度变化的反常霍尔曲线、良好垂直各向异性磁滞回线和热稳定性。通过面内磁场霍尔电阻曲线进行拟合,得到较高数值的各向异性场,室温下达到0.9 T,低温(10K)下进一步提高到1.4 T。通过数据拟合,得到室温下的各向异性场H_(an)=9362Oe,有效自旋霍尔角θ_(SH)=0.61。通过XAS测试得到该体系较大各向异性场和自旋霍尔角的来源是Co上下界面间的自旋轨道耦合相互作用。在保持较大热稳定性条件下,磁化翻转电流密度仍为10~6 A/cm~2数量级,这主要由于上下层重金属(Pt和Ta)相反的自旋霍尔角。综上所述,本文中实验制备并优化出了良好热稳定性的垂直取向Pt/Co/Pt和Pt/Co/Ta磁性多层膜,在Ta/Pt/Co/Ta多层膜中获得较大各向异性场,并实现了较小的磁化翻转电流密度。(本文来源于《山西师范大学》期刊2018-06-01）

李美玲,吴丽君,徐志洁,杜安^[7]（2018）在《铁磁/反铁磁多层膜系统中非磁性掺杂的计算模拟研究》一文中研究指出该文采用修正的蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟方法研究了铁磁/反铁磁多层膜系统中界面反铁磁非磁性掺杂浓度对界面反铁磁净剩磁和交换偏置场的影响。计算机模拟结果显示,非磁性掺杂浓度增加使界面反铁磁净剩磁和交换偏置场呈现出先增加后减小的变化趋势。(本文来源于《电脑知识与技术》期刊2018年02期）

何敏^[8]（2017）在《Pt/Co/Ta多层膜体系磁性斯格明子的生成及调控研究》一文中研究指出磁性斯格明子是一种具有拓扑保护的非平庸的自旋结构,其稳定性和丰富的动力学行为主要由其拓扑物理性质决定。目前在不同材料体系发现了尺寸不同的磁性斯格明子,其尺寸甚至可以小到几个纳米。单个磁性斯格明子可看成一个带有拓扑电荷的准粒子,具有粒子性,可以通过外场调控其生成、湮灭以及运动,且驱动磁性斯格明子运动所需电流密度比传统磁畴低5-6个数量级。这些特性使得磁性斯格明子可以作为信息存储单元,应用于“算盘型”信息存储器件和逻辑器件中,比如硬盘、赛道内存等。一般认为,磁性斯格明子存在于具有手性相互作用的非中心对称体系或界面对称破缺的多层膜体系,这种由对称性破缺引入的DMI相互作用使得磁性斯格明子具有非平庸的手性特征。目前在具有中心对称破缺的块体材料或其外延薄膜中观察到的磁性斯格明子绝大多数只能在室温以下很小的温区和外加磁场下才能稳定存在,不利于存储器件的实际应用。最近,大量的研究工作发现,在界面对称破缺的多层膜体系中观察到的磁性斯格明子可以在室温附近稳定存在,并能实现电流驱动。具有室温磁性斯格明子的薄膜材料体系目前主要集中在具有垂直磁各向异性的多层膜材料体系中,其参数易调、与器件的良好兼容性以及电流调控行为的优势使其有利于实际应用。但在这种垂直磁各向异性多层膜中,外加磁场生成的磁性斯格明子密度一般很小。如何获得室温稳定且易于调控的磁性斯格明子仍然是目前的研究难点。选择和开发合适的材料体系,深入系统的研究磁性斯格明子生成、调控过程是解决当前难题的关键。在垂直磁各向异性的多层膜材料体系,界面对称性破缺产生的DMI对于生成稳定的手性磁性斯格明子非常关键,实际上多层膜材料体系中其他能量的竞争如海森堡交换相互作用能、垂直磁各向异性能和外场能(比如外磁场引入的塞曼能)对磁性斯格明子的生成和调控也有很大影响。因此系统研究材料参数对磁性斯格明子的影响对于实现易于调控的室温磁性斯格明子具有指导意义。室温磁性斯格明子多层膜材料作为一种潜在的“变革性”的磁存储材料,有望实现高密度、低能耗的信息存储。为此,本文利用洛伦兹透射电子显微术,结合多种磁性和磁输运性质测量技术,在Pt/Co/Ta多层膜体系中系统研究了垂直磁各向异性和外场(电、磁场)调控与磁性斯格明子生成之间的关系,首次在面内各向异性的多层膜中观察到高密度磁性斯格明子;并从微观磁结构角度建立了磁性斯格明子演变与拓扑电阻率之间的关联;通过电磁协同调控实现了垂直磁各向异性多层膜中磁性斯格明子密度可调并在最佳的调控条件下得到了零场下非易失的高密度磁性斯格明子。主要内容包括:1、合理选择并设计了Pt/Co/Ta多层膜体系,系统研究了垂直磁各向异性与磁性斯格明子(~50 nm)生成之间的关系。多层膜设计思路:a、选择具有强DMI的Pt/Co界面和弱DMI的Co/Ta界面,通过不对称的Pt/Co/Ta叁明治结构增强净界面DMI,有利于非平庸手性磁性斯格明子的生成。b、利用Co层厚度变化调节体系垂直磁各向异性,实现多层膜体系平均磁矩从垂直于膜面的“垂直膜”到平行于膜面的“面内膜”的连续转变。因此,在该多层膜体系只需生长不同厚度的Co层就能调控多层膜垂直磁各向异性,且Pt/Co的基础研究和制备技术已经非常成熟,实验上容易实现并且可重复性强。通过磁滞回线测量确定垂直磁各向异性和Co层厚度之间的定量关系,并与洛伦兹透射电镜观察的微观磁畴演变过程相对应。实验发现,随着Co层厚度的增加,多层膜样品从垂直磁各向异性的“垂直膜”向面内各向异性“面内膜”转变,生成的磁性斯格明子密度随之增大,同时伴随自旋构型的变化。尤其是,相比于以往具有垂直磁各向异性的磁性斯格明子多层膜体系,首次在具有面内各向异性的多层膜中发现更高密度的磁性斯格明子,这是由于面内各向异性多层膜具有相对更小的磁性斯格明子生成势垒,更有利于磁性斯格明子的生成。2、利用洛伦兹透射电镜和磁输运性质测量手段,建立了拓扑霍尔电阻率与外磁场下磁性斯格明子微观结构演化之间的对应关系。在垂直各向异性和面内各向异性多层膜中测得的拓扑霍尔电阻率曲线中均观察到明显的拓扑霍尔电阻率峰,进一步证实了在该体系中的磁性斯格明子具有非平庸的特性。测量数据表明,随着Co层厚度的增加,拓扑霍尔电阻率峰在外加磁场上的展宽和升降磁场时峰值的不对称,都能与洛伦兹透射电镜观察到的磁性斯格明子在外加磁场的演变过程有很好对应。进而建立了拓扑霍尔电阻率与外磁场下磁性斯格明子微观结构演化之间对应关系。在具有明显拓扑霍尔电阻率(110-130nΩ?cm)的面内各向异性多层膜材料中,可调控、高密度、宽温域稳定性(12-300K)非平庸磁性斯格明子的发现,为探索新型室温磁性斯格明子多层膜材料提供了可能,为进一步实验和理论研究提供了重要的研究数据,从而促进磁性斯格明子在存储器件的应用。3、在上述多层膜对磁性斯格明子研究基础上,通过搭建原位透射电镜电学测试样品台,利用洛伦兹透射电镜和原位技术,我们通过电、磁协同调控的方式实现了对具有垂直磁各向异性Pt/Co(1.85)/Ta多层膜体系磁性斯格明子的生成和密度调控。实验发现,垂直磁各向异性多层膜中的低密度的磁性斯格明子可以通过电磁协同调控增大。在预先施加合适固定磁场情况下,电流可以诱导生成高密度磁性斯格明子,并且可以在最佳的实验条件下实现零场稳定存在。高密度、零场稳定的磁性斯格明子的生成与电磁相互作用中自旋霍尔力矩对条状磁畴的动力学效应,结构缺陷的钉扎效应以及磁相变过程中能量势垒的改变有关。该结果不仅开辟了一种替代方式来生成磁性斯格明子,而且还提供了进一步理论模拟的关键数据,用以揭示电流与不同自旋组态间相互作用的本质。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》期刊2017-11-01）

王东^[9]（2017）在《应力场中磁性多层膜铁磁共振理论研究》一文中研究指出随着交换偏置在巨磁电阻效应和磁随机存储器上的广泛应用,人们对磁性薄膜的各方面性质产生了浓厚的兴趣。多层薄膜是自旋阀的基本结构,而薄膜层间的耦合和薄膜之间的界面状况、以及相关效应成为人们所研究的热点。本文利用铁磁共振法,采用能量极小原理讨论了自旋阀结构体系中的铁磁共振问题。详细的研究了自旋阀结构中磁性薄膜层间耦合,和应力各向异性场对体系共振频率的影响,进而得出共振频率随外磁场强度的变化关系曲线。结论得出:本文模型中外应力场强度和方向对系统共振频率影响比较明显,在一定条件下层间耦合强度和交换各向异性场对体系影响也比较强烈;而外应力场方向对光学模共振频率的影响强于声学模;而外应力场强度对声学模共振频率的影响强于光学模。(本文来源于《内蒙古大学》期刊2017-05-28）

薛凤礼^[10]（2017）在《基于Monte Carlo方法的磁性多层膜的物性研究》一文中研究指出随着科学技术的发展,层状磁性材料的研究与发展备受关注。其中,亚铁磁材料中存在补偿温度,而补偿温度在磁记录方面有着重要的应用。同时,合成薄膜材料的技术和手段多样化,如脉冲激光沉积法、溶胶-凝胶法、金属-有机物气相沉积法、磁控溅射技术等,加上理论方面的突破与科学的实际运用,磁性多层膜材料正进入一个发展高潮期。针对层状混自旋磁性材料,建立了亚铁磁双层混自旋(1/2,1)的Ising模型、亚铁磁叁层混自旋(1/2,1,3/2)的Ising模型和铁磁叁层混自旋(1/2,1,3/2)的Ising模型。利用Monte Carlo方法,系统地研究了亚铁磁和铁磁Ising系统的磁性质和热力学性质,分析和讨论了温度、交换耦合作用、薄膜层厚和磁性原子浓度对系统的磁矩、磁化率、内能、比热、补偿行为和相变行为的影响。研究了亚铁磁双层混自旋(1/2,1)的Ising模型系统的交换耦合作用、层厚对系统磁性质和热力学性质的影响。结果表明,层内交换耦合Jbb增加时,系统的相变温度和补偿温度都在增加,发现Jbb越小,补偿行为越容易出现。温度与交换耦合作用的竞争,导致了磁矩曲线类型出现了Néel理论所预言的N型、Q型和P型曲线。层间交换耦合作用Jab的增加,对于相变温度和补偿温度,几乎没有影响。随着层厚L的增大,相变温度先升高后不变,在L较小时,补偿温度变化明显。研究了亚铁磁叁层混自旋(1/2,1,3/2)的Ising模型系统的交换耦合作用、层厚和系统原子浓度对系统磁性质和热力学性质的影响,重点研究了系统的补偿行为和相变行为。研究结果表明:随着Jbb的增加,补偿温度没有影响,相变温度增大。Jcc越大,补偿温度越难出现。随着系统层厚L的增大,补偿温度不变,而相变温度增加。子格层厚Lb增加,相变温度增大,补偿温度消失,说明Lb越大,补偿温度越难出现。子格层厚Lc增加时,相变温度不变,补偿温度先增加后不变。改变系统原子浓度P,在相图中发现,系统出现了双补偿点。为了与相关有效场(EFT)的理论结果进行比较,对铁磁叁层混自旋(1/2,1,3/2)Ising模型系统的相变行为进行了研究,获得了与EFT相符的结果。此外,当增大参数L、Lc和Jcc,系统的相变温度随着L、Lc和Jcc的增大而增大。当增大Lb和Jbb时,系统的相变温度几乎没有发生变化。(本文来源于《沈阳工业大学》期刊2017-05-18）

磁性多层膜论文开题报告

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

现如今,科学技术的发展让电子元器件逐渐朝着集成化、高频化的方向发展,对材料也提出了更高的要求,因此,纳米晶铁钴基金属和氧化物磁性多层膜性能及应用成为了薄膜材料研究领域的热点内容。本文从薄膜制备实验方法实验过程、电镀液中各组分浓度的影响、薄膜微观结构和磁性能分析、自旋阀传感单磁头中的应用这四个方面进行分析,以此对多层薄膜材料的性能和实际应用提出全新的发展思路。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

磁性多层膜论文参考文献

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[5].张伟.磁性多层膜异质结中飞秒激光诱导超快退磁机制的研究[D].中国科学院大学(中国科学院物理研究所).2018

[6].王瑞.垂直取向磁性多层膜中自旋输运和磁化翻转研究[D].山西师范大学.2018

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[8].何敏.Pt/Co/Ta多层膜体系磁性斯格明子的生成及调控研究[D].中国科学院大学(中国科学院物理研究所).2017

[9].王东.应力场中磁性多层膜铁磁共振理论研究[D].内蒙古大学.2017

[10].薛凤礼.基于MonteCarlo方法的磁性多层膜的物性研究[D].沈阳工业大学.2017

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