导读:本文包含了磁晶各向异性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:各向异性,薄膜,磁性,材料,应变,磁学,原理。
磁晶各向异性论文文献综述
何志童,刘曦,曹江伟[1]（2019）在《热应力对FeCo薄膜磁晶各向异性能的影响》一文中研究指出采用磁控溅射的方法在300℃下,分别在热膨胀系数相差较大的玻璃和NaCl单晶基片上沉积了Cr_(90)Ru_(10)(002)/Rh(002)/Fe_(40)Co_(60)(002)/Rh多层膜,以研究热应力对FeCo薄膜的磁晶各向异性能的影响。对样品进行X射线衍射(XRD)分析,研究了薄膜的外延生长关系。通过计算样品磁滞回线的面积得到了样品的磁晶各向异性能。实验结果表明,沉积在NaCl基片上的FeCo薄膜的厚度在1 nm、2 nm时磁晶各向异性能的值高达1.2×10~7 erg/cm~3,较大热应力的引入对于提高磁晶各向异性能有显着的效果。(本文来源于《磁性材料及器件》期刊2019年06期）
马天勇[2]（2019）在《负磁晶各向异性常数合金软磁薄膜的取向生长及高频磁性调控》一文中研究指出软磁薄膜能满足电子设备在高频领域的应用要求,例如微型电感器,微型变压器和噪声抑制器等,已经成为磁学研究领域的热点之一。在实际应用中,要求软磁薄膜具有良好的综合性能,例如高饱和磁化强度、低矫顽力、高磁导率和高自然共振频率等;也要求拥有足够的厚度(通常高于微米量级)以获得足够的磁通信号。目前广泛研究的Fe-和Co-基非晶和纳米晶软磁薄膜具有优异的静态及高频磁特性。但由于Acher极限的限制,在保持初始磁导率不变的情况下,该类薄膜自然共振频率不可能进一步提高;由于缺陷和内应力等因素,这些软磁薄膜在制备过程中总会产生相当大的垂直各向异性,并且当厚度超过几百纳米时会出现条纹畴结构。这不仅降低了薄膜的软磁性能,也限制了磁通信号。然而,c轴取向的CoIr软磁薄膜不受Acher极限的限制。因为具有负磁晶各向异性,所以该薄膜在初始磁导率不降低时,自然共振频率会明显地增加。除需要克服退磁场之外,该薄膜磁矩从c平面旋转到c轴方向还必须要克服很大的负磁晶各向异性等效场。因此CoIr软磁薄膜的奈耳壁向布洛赫壁转变厚度也极大地提高。然而该薄膜高频磁性的进一步调控、软磁性能的进一步优化和条纹畴是否会出现等问题仍需深入探究。除了CoIr合金,还有一大批比CoIr负磁晶各向异性更强的稀土合金材料。我们期待将其通过磁控溅射技术制备成为稀土软磁薄膜。所以,本文进一步优化CoIr薄膜的静磁性能和调控高频磁性,并初步探索稀土合金的磁控溅射制备方法。我们用磁控溅射制备了CoIr软磁薄膜和稀土合金薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、电子自旋共振谱仪(ESR)和矢量网络分析仪(VNA)等测试手段测量和表征薄膜性能。研究了楔形倾斜角度、退火温度和不同衬底层对CoIr薄膜的c轴取向生长的影响、静磁参数的优化和高频磁性能的调控;改变掺杂剂含量,研究了软磁薄膜hcp-(CoIr)_(100-x)M_x(M=Cr、B、SiO_2和Ni)的取向生长以及高频磁性的调控;制作了微米厚CoIr软磁薄膜,讨论c轴取向度、磁矩分布状态以及微波磁性;探讨并总结了用磁控溅射制备稀土软磁薄膜的方法。得到以下主要结果:(1)面内单轴各向异性场的调控。调整楔形倾斜角度,我们可以控制取向CoIr软磁薄膜面内单轴各向异性场大小,方便地调节高频性能。而且样品的c轴取向度和面外各向异性场均不变化。(2)面外各向异性场的调控。随着退火温度的增加,ESR和VNA两种测试方法都表明取向CoIr软磁薄膜面外各向异性场先增加,后变小。退火温度能提高薄膜的高频磁性,但过高的温度破坏了晶体结构,薄膜的软磁性能和高频性能降低。(3)CoIr薄膜取向生长的调控。取向的衬底层(Ni、Cu、Ir、Pt和Au)可以诱导磁性层c轴取向生长,而无衬底层薄膜取向性差。薄膜的软磁性能、面外各向异性场及负磁晶各向异性常数也对衬底层晶格的几何形状和尺寸很敏感。初始磁导率与衬底关系不大,但自然共振频率强烈地受到衬底层材料及结构的制约。(4)CoIr薄膜性能的优化。成功制备了一系列c轴取向的hcp-(CoIr)_(100-x)M_x(M=Cr、B、SiO_2和Ni)软磁薄膜。掺杂的Cr和Ni原子在不同晶粒间的间隙中,或者进入了晶体结构。然而,大量B和SiO_2掺杂剂会使CoIr晶体结构不稳定,导致c轴取向偏离并非晶化。这些掺杂剂在一定范围内都能极大地优化薄膜的软磁性能,影响薄膜的负磁晶各向异性常数。如预期的那样,微波特性可以在很宽的范围内调节,以满足不同应用的特定要求。(5)c轴取向微米厚软磁薄膜的磁特性。该类薄膜的垂直各向异性常数随膜厚增加而变大,微米厚时约为250 kJ/m~3,而负磁晶各向异性常数约为-753kJ/m~3,净磁各向异性常数仍然是负的。当薄膜厚度达到微米量级时,薄膜磁矩仍严格地躺在面内。(6)稀土软磁薄膜的展望。探索了具有更强负磁晶各向异性稀土合金的磁控溅射制备方法,总结了制备过程和测试结果。在此基础上,为成功制备稀土软磁薄膜提出了一些易操作的建议,例如,继续增加基片温度和骤然冷却样品。通过优化生长条件或退火工艺,我们可以改变薄膜的缺陷和内部应力,从而控制薄膜的静磁参数,进而调节高频磁性。在薄膜生长过程中添加第叁种成分的方法可以细化晶粒,降低内部应力,因此也可以达到同样的目的,而且可以优化薄膜的软磁性能。因为都具有负磁晶各向异性,所以微米厚CoIr薄膜的磁矩被限制在面内,并且稀土合金软磁薄膜将是拥有更高微波磁性的理想材料。(本文来源于《兰州大学》期刊2019-05-01）
焦娟莹[3]（2018）在《基于负磁晶各向异性CoIr软磁薄膜ECC介质的磁性研究》一文中研究指出垂直磁记录在存储介质中仍然占据重要的位置,但记录过程中因其“高记录密度、热稳定性和易写性”叁者之间的制约关系,在提高记录密度方面一直受阻。为了解决这一问题,人们提出许多基于垂直磁记录技术的新材料和新工艺。交换耦合复合介质(简称ECC media)由于其具有较低的矫顽力同时能够保持较高的热稳定性以及在实验中容易制备而受到研究人员的广泛地关注。ECC介质由软磁层与硬磁层构成,并且存在两种耦合方式:(1)直接耦合,硬磁层和软磁层直接接触;(2)间接耦合,在软磁层和硬磁层之间加入中间层减小双层耦合强度。大量研究结果表明,复合介质中使用具有负磁各向异性能的软磁材料耦合硬磁层有助于降低整个颗粒的反转场,因此,我们选择具有强负磁晶各向异性的Co Ir软磁材料去耦合硬磁层,试图降低介质的矫顽力。利用磁控溅射制备一系列性能优良的Co Pt/Co Ir ECC介质薄膜,研究薄膜的晶体结构、静态磁性及微观结构等。最后从理论模型出发加以验证。本论文的主要研究内容如下:1.制备具有高磁晶各向异性的Co Pt硬磁层。选取合适的衬底层(Ta、Pt、Ru)去诱导得到沿着c轴取向生长且具有优良磁性质的Co Pt硬磁层。实验中采用控制变量的方法优化薄膜制备的溅射条件(气压、功率、厚度和成分)。通过比较不同溅射条件下样品的晶体结构和静态磁性参数,得到制备Co Pt硬磁层的最优溅射条件,为进一步制备Co Pt/Co Ir ECC介质奠定基础。2.Co Pt/Co Ir ECC介质薄膜的制备及磁性研究。在Co Pt硬磁层表面上直接生长Co Ir软磁层得到具有Si(Si O2)/Ta/Pt/Ru/Co Pt/Co Ir层状结构的ECC介质薄膜。透射电镜结果显示Co Pt硬磁层具有分离均匀的柱状颗粒结构,且外延生长的Co Ir软磁层显示出相同的结构。静态磁性测量的结果显示Co Pt和Co Ir双层薄膜之间存在很强的交换耦合作用,Co Pt/Co Ir ECC介质的矫顽力随着Co Ir软磁层厚度的增加迅速降低。同时实验结果得到理论计算的验证。3.Co Pt/Pt/Co Ir ECC介质薄膜的制备及磁性研究。实验中进一步在Co Pt和Co Ir之间溅射生长Pt中间层,调节两层之间的耦合强度,观察Co Pt/Pt/Co Ir ECC介质磁性的变化,实验中制备叁组不同Co Ir软磁厚度的Co Pt/Pt/Co Ir复合样品。磁性测量的结果表明中间层Pt的使用可以提高介质的矩形比,增大矫顽力,有效地降低软磁层和硬磁层之间的交换耦合强度。然而,随着Pt层厚度的增加,软磁层和硬磁层之间的交换耦合强度逐渐变小,复合介质的矫顽力增加。(本文来源于《兰州大学》期刊2018-06-01）
李旭[4]（2018）在《二维有机网格结构的磁晶各向异性研究》一文中研究指出随着信息社会的快速发展,信息技术对于人类来说显得尤为重要,海量信息的获取、传输以及处理等各个环节都离不开信息数据的存储,可以说数据的存储是信息技术的根基。在各式各样的存储方式中,磁存储在信息技术中占有非常重要的地位。磁记录密度的提升一直以来都是科研工作者不遗余力攻克的目标之一,也是当前自旋电子技术应用领域中的一个重要研究方向。对于磁存储材料而言,其提高面密度最为直接的方式就是缩小每一个磁记录单元的体积,这样就需要每个磁存储单元拥有较大的磁晶各向异性能。一般而言,利用高磁晶各向异性能的磁性材料,可以有效避免由于超顺磁效应带来的热扰动导致的信息丢失。近年来,人们在二维材料方面的探索与研究不断迈上新高度,许多新型二维材料不断被合成出来。由于二维材料具有突出的光、电、磁性质,其在电子设备中的应用也越来越广泛。特别是二维过渡金属有机物,由于其具有很好的磁学性质,其在柔性磁存储领域的应用前景广泛。本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了两类二维有机网格结构的磁性及磁晶各向异性能。(1)过渡金属修饰TM3C12S12的磁晶各向异性。采用第一性原理并结合转矩理论,我们系统考察了几种过渡金属元素(包括3d、4d和5d金属元素)修饰TM3C12S12的磁性质。研究表明,由于金属元素所处的平面四方场的强弱不同,其磁性体现出不同的规律,特别是3d过渡金属元素,其平面四方场相互作用较弱,其磁矩呈现-|m-5|+3的变化规律,而4d、5d金属元素的磁矩相对较为复杂。计算证明,平面场相互作用强弱可以通过应变场加以调控,从而可以达到改变其磁序状态的效果。有意思的是,计算表明,Re3C12S12的磁晶各向异性能高达13.54 meV,而且其各向异性可以通过施加应变得到进一步的提高。特别是在施加5%的拉伸应变时,其各向异性能达到20.97meV。我们的计算结果预示着TM3C12S12在磁性存储方面具有很好的应用潜力。(2)TM-DCA结构的磁晶各向异性。基于第一性原理方法,我们预测了一类过渡金属修饰的二维有机结构TM-DCA材料的磁晶各向异性能。结果表明,Rh-DCA的磁晶各向异性能高达101.90meV。并且,由于4d、5d元素本身拥有较强的自旋轨道耦合,其表达出来的磁晶各向异性能比较大。我们通过刚性能带模型,计算预测了 5d体系磁晶各向异性能的变化行为。其结果预示着TM-DCA是一类较理想的磁性存储材料。(本文来源于《湘潭大学》期刊2018-05-20）
庞晶曼[5]（2017）在《3d过渡金属薄膜磁晶各向异性能的应变调控》一文中研究指出目的研究应变对材料磁晶各向异性能的影响对于设计高密度磁存储材料至关重要。方法结合第一性原理全电子方法和转矩法,研究单层Fe,Co,Ni薄膜在Pt(001)面上的磁晶各向异性能随应变的变化。结果研究结果表明,应变对3种薄膜的磁晶各向异性能均有明显的调节作用。拉伸应变降低Fe/Pt(001)的垂直磁晶各向异性能,而压缩应变使其增加。Ni/Pt(001)具有比Fe/Pt(001)更大的垂直磁晶各向异性能。Ni/Pt(001)的磁晶各向异性能随拉伸应变增加而随压缩应变减少。不同的是,Co/Pt(001)的易磁化轴位于水平方向。其磁晶各向异性能随应变的变化与Fe/Pt(001)类似。结论以Fe/Pt(001)为例,通过分析磁晶各向异性能在二维布里源区的分布和能带结构,发现关键的电子态,即Fe原子的dxy和dx2-y2态,Fe/Pt(001)的磁晶各向异性能的变化主要是这些电子态随应变的变化引起的。本结果将为实验研究应变对磁晶各向异性能的影响提供理论依据。(本文来源于《宝鸡文理学院学报(自然科学版)》期刊2017年03期）
赖萍[6]（2017）在《调制磁晶各向异性优化斯格明子的赛道设计》一文中研究指出磁性斯格明子,由于它的稳定性、小尺寸和所需相当低的驱动电流等优点,有望成为代替磁畴壁的下一代的数据存储的基本单元。然而,由于受到马格努斯力的作用,斯格明子会在偏离电流的方向运动,因此可能在赛道的边缘处湮灭,造成信息的丢失。本论文运用微磁学的方法理论,采用OOMMF软件进行叁维模拟,计算了斯格明子在通过调制磁晶各向异性来优化的两种赛道中的运动情况,主要结果如下:1.提出了一种基于斯格明子的新型赛道结构,即在Co Pt赛道的两侧边缘对称地加上高K材料,该赛道能很好地将斯格明子限制在赛道的中间区域,并且还能解决斯格明子在赛道末端的堵塞和在边缘处的湮灭问题。此外,斯格明子在靠近赛道的边界处会发生横向和纵向的振荡行为,但赛道两侧边缘的DMI值对斯格明子的运动几乎无影响。另外,通过调节赛道的材料和几何参数优化赛道设计,能实现较小的驱动电流获得较大的斯格明子运动速度。2.提出了一种双通道的赛道结构,更新和优化了在赛道中二进制数据的表示方式。模拟结果显示,通过改变D、w_m、K_(uv)的值,可以调节斯格明子在单通道或双通道中运动。(本文来源于《四川师范大学》期刊2017-06-30）
朱国俊[7]（2017）在《过渡金属原子修饰二维有机网格结构磁晶各向异性能的研究》一文中研究指出随着半导体科技的进步,个人电脑和智能终端产品的普及,人们对于信息存储的需求日益增大,因此关于超高存储密度的磁性存储材料出现了飞速的进步。为了提高磁性存储器件的存储密度,必须减小每一个磁性记录单元的尺寸大小,而尺寸减小所带来的过小的磁晶各向异性能(MAE)往往无法克服室温的热扰动,导致存储器件在使用过程中丢失信息数据。为了克服超顺磁现象的影响,高磁晶各向异性能的材料被提上了研究方案,但是过高的磁晶各向异性能会带来高的矫顽力,导致信息数据在写入存储器的过程变得非常困难。因此寻找具有合适磁晶各向异性能的磁性材料是当前磁性存储器发展的关键,并且如果能够对记录单元的磁晶各向异性能进行切实有效的调控,将会大大减低磁性记录材料的寻找难度,提高材料的利用价值。近年来,为了寻找具有合适磁晶各向异性能的磁性存储材料,人们在实验和理论上都进行了许多探索。研究发现,由于低维结构本身的各向异性,将过渡金属原子与低维体系结合往往可以带来较高的磁晶各向异性能。在本文中,我们利用基于密度泛函理论的缀加平面波方法软件包,通过多种过渡金属原子来修饰二维酞菁片层结构,研究体系的磁学性质。我们发现5d金属由于较高的自旋轨道耦合系数(SOC),使得修饰后的5d-Pc网格表现出较高的各向异性。且体系的磁晶各向异性能对金属原子d轨道的能级排布密切相关。以此为基础,我们通过引入O原子对金属原子的d轨道进行重排,提出了全新的轨道调控的方法,期望能够对新型磁性存储材料的设计提供一定的指导作用。我们的计算结构表明,当O原子吸附在金属原子上方,形成的O-MPc结构的金属原子轨道发生重排,而通过电场控制O原子的高度可以对d电子的能级进行精准的调控,从而可以直接控制体系的磁晶各向异性能。通过对比,发现这种调控方式更为直接有效,且调控范围远远高于传统调控手段。我们进一步通过卤素原子替代O原子进行了调控,证明了控制非金属原子与金属原子之间的相互作用大小就可以精准的控制能级排布,实现对磁晶各向异性能的有效调控。我们利用已有的研究手段和新型的调控方法探索了新型的金属有机框架结构(MOF),虽然这种新型的材料并没有表达出令人满意的磁学性质,但充分证明了d电子的轨道调控可以实现对体系磁晶各向异性能的大幅度控制。(本文来源于《湘潭大学》期刊2017-05-11）
张建敏[8]（2017）在《低维材料的磁性和磁晶各向异性的第一性原理研究》一文中研究指出目前,以石墨烯和MoS_2为代表的二维晶体材料由于其本身独特的优异性能和潜在的应用价值引起了广泛的关注,尝试用二维半导体材料作为自旋电子学材料的研究,近几年来获得高度重视和发展。另外,二维铁磁性材料可以看成是具有原子厚度的铁磁性薄膜,将具有大的磁晶各向异性的二维铁磁性材料用作磁记录介质将会有助于提高磁记录的存储密度。单层Cr S_2和单层Be_2C都是直接带隙半导体材料,具有良好的稳定性,可以作为制备纳米自旋电子器件的材料。单层Cr S_2和单层Be_2C是内禀非磁性的,为使它们有效地应用于纳米自旋电子器件,需要在其中引入可调控的磁性。有关研究发现,替代掺杂、施加应力以及裁剪纳米带等方法可以在二维材料中有效地引入磁性。另外,单层TaTe_2具有内秉铁磁性。更重要的是,Ta具有较强的自旋轨道耦合效应,这使得单层TaTe_2可能具有大的磁晶各向异性。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理分别计算研究了过渡金属元素和碱土金属元素的替代掺杂对单层Cr S_2的电子结构和磁学性质的影响,Be_2C纳米带的电子结构和磁学性质,单层TaTe_2的磁晶各向异性以及应变对单层TaTe_2磁晶各向异性的调控,阐明了其中的物理机制。本论文主要工作如下:1.系统研究了3d、4d过渡金属元素和碱土金属元素替代Cr掺杂对单层Cr S_2的电子结构和磁学性质的影响。这些元素包括Ca、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd和In。结果表明,在富S的生长条件下更容易实现过渡金属和碱土金属原子对单层Cr S_2中Cr原子的替代掺杂。Nb、Mo、Ru和Rh掺杂不能在单层Cr S_2引入磁性,而Ca、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Pd、Ag、Cd和In原子掺杂的单层Cr S_2的基态是磁性态。其中,V掺杂单层Cr S_2很容易被热激发到自旋非极化态。此外,计算显示掺杂系统的磁矩大小和磁矩分布不仅与掺杂原子的价电子数和d轨道占据数有关,而且与掺杂原子和它周围原子的杂化有关。2.系统研究了Be_2C纳米带的几何结构、稳定性、电子结构和磁学性质。研究的Be_2C纳米带包括N-b-Be_2C-NR-Be、N-a-Be_2C-NR、N-b-Be_2C-NR-Be-Be和N-b-Be_2C-NR-C。其中,N-b-Be_2C-NR-Be、N-a-Be_2C-NR和N-b-Be_2C-NR-Be-Be在室温下是热力学稳定的,并且有可能在实验上制备。氢化能够减少纳米带N-b-Be_2C-NR-C边界的C悬键,从而极大地提高N-b-Be_2C-NR-C的稳定性,计算表明N-b-Be_2C-NR-C-H在室温下也是热力学稳定的。纳米带N-b-Be_2C-NR-Be、N-a-Be_2C-NR和N-b-Be_2C-NR-Be-Be都是直接带隙的非磁性半导体,带隙值与边界结构和纳米带宽度密切相关。氢化的纳米带N-b-Be_2C-NR-C-H是半金属并且呈现铁磁性。N-b-Be_2C-NR-C-H具有较强的同一边界内的铁磁耦合相互作用,窄的纳米带5-b-Be_2C-NR-C-H具有边界间的铁磁相互作用。计算的态密度和自旋密度分布显示,N-b-Be_2C-NR-C-H在同一边界内和两边界间的铁磁耦合与极化电子的p-p杂化相互作用有关。3.系统研究了在-2%到8%的应变作用下单层TaTe_2的电子结构和磁学性质,特别是磁晶各向异性。结果显示单层TaTe_2是铁磁性金属,磁矩主要由Ta原子贡献。此外,无应变时单层TaTe_2的单胞磁晶各向异性能高达-4.72 me V。应变能够极大地增强单层TaTe_2的磁矩、Ta原子之间的铁磁耦合相互作用以及磁晶各向异性能。特别地,与无应变时相比,8%的拉伸应变能够使单层TaTe_2的磁晶各向异性能增加165%。通过分析态密度和Ta原子d轨道间的自旋轨道耦合相互作用对磁晶各向异性能的贡献,我们发现:单层TaTe_2大的面内磁晶各向异性能主要由Ta原子自旋相反的dxy和dx2-y2轨道间的自旋轨道耦合相互作用所贡献,并且在应变作用下这一贡献显着地增加,这就是应变能够提高单层TaTe_2磁晶各向异性能的主要原因。(本文来源于《吉林大学》期刊2017-05-01）
张云[9]（2015）在《磁性功能材料的磁晶各向异性能与物性分析》一文中研究指出高密度磁存储材料和超高磁致伸缩材料是两种应用非常广泛的磁性功能材料。磁晶各向异性能是衡量磁性记录材料和磁致伸缩材料性能的重要指标。信息技术的飞速发展导致人们需要处理和记录的信息呈现爆炸式增长,因此要求人们不断去探索和开发高密度的磁存储材料。传统磁存储材料的密度已经达到其瓶颈,利用单个原子来存储信息是未来磁存储材料发展的方向。实现原子尺度的信息存储,必须要寻找到合适的基底材料。衡量一个基底材料是否理想的一个重要标准是要能够使记录单元保持较大的垂直磁晶各向异性能。磁致伸缩材料作为一种新型的磁性功能材料,被广泛的应用于声纳系统、微位移驱动器、传感器、换能器等高新技术领域。通常来说,磁致伸缩材料除了要具有较大的磁致伸缩系数外,还要满足低磁场下饱和、居里温度高、力学性能优越、生产成本低等特点。以Terfeno-D为代表的稀土磁致伸缩材料由于其脆性大,成本高,驱动磁场大,应用受到了很大的限制。具有成本低廉、居里温度高、延展性优越、低场饱和等优点的Fe-Ga合金受到了广泛的关注。但是,相比于稀土磁致伸缩材料,Fe-Ga合金的磁致伸缩系数小了一个数量级。而且其具有大磁致伸缩系数的单晶生长成本较高,目前仅停留在实验室阶段。因此,我们仍然需要不断地去探索新的高磁致伸缩材料。而设计高磁致伸缩材料,核心是寻找具有较高磁性-弹性耦合的材料,也就是磁晶各向异性能对应变的响应要比较高。因此,精确的计算磁晶各向异性能,探索磁晶各向异性能的起源及其变化机制不仅有助于人们深入理解磁晶各向异性的物理本质,而且可以从理论上设计高密度磁存储材料和高磁致伸缩材料并最终指导实验。基于此,本论文从实际应用出发,结合转矩法和第一性原理软件包来研究磁性功能材料的磁晶各向异性能,主要研究内容如下:设计原子尺度的磁存储单元最重要的一点是要具有较大的磁晶各向异性能来克服热扰动。5d过渡金属原子由于其自旋轨道耦合较大,将其吸附到合适的基底上有望得到较大的磁晶各向异性能。基于密度泛函理论,我们首先研究了5d过渡金属原子(Ta,W,Re,Os和Ir)修饰g-C3N4的稳定性以及磁晶各向异性能。由于g-C3N4奇特的孔洞结构,我们发现所有的5d过渡金属原子与g-C3N4的结合能比与石墨烯的更大。利用转矩法,我们计算了磁晶各向异性能。其中,Ta,W,Ir叁种原子吸附在g-C3N4上具有垂直的磁晶各向异性能。为了进一步提高磁晶各向异性能,利用刚性能带模型,我们提出通过引入电场来调节Ir@g-C3N4的磁晶各向异性能。我们发现,在电场的作用下,Ir原子的d轨道发生移动,这是导致磁晶各向异性能发生变化的主要原因。当外加1.0 V/?的电场时,可以将Ir@g-C3N4的磁晶各向异性能由12.4meV提高到56.9 meV。理想的基底材料是实现原子尺度的高密度磁存储的关键。利用密度泛函理论,我们探讨了石墨炔作为基于过渡金属原子的磁记录单元基底的可行性。由于石墨烯特殊的孔洞结构,Os原子可以紧密的吸附在石墨炔表面的孔洞位置。我们计算发现,Os@graphyne的磁晶各向异性能为18meV,方向平行于石墨炔平面,这是不利于磁存储的。为了调节其磁晶各向异性能,利用刚性能带模型的预测,我们提出通过非金属原子配位Os@graphyne改变Os原子d轨道的电子分布来调控其磁晶各向异性能。我们发现F原子配位Os@graphyne可以得到很大的磁晶各向异性能(47.7 meV),但是其方向平行于石墨炔平面。为了得到垂直磁晶各向异性能,我们考虑用过渡金属原子代替非金属原子配位。其中Os-Os@graphyne的磁晶各向异性能达到了34.5 meV,并且方向垂直于石墨炔平面。同时Os-Os@graphyne具有很高的稳定性。应变也是调控磁晶各向异性能的一种重要手段。为了研究应变对材料磁晶各向异性能的影响机制,我们利用全势线性缀加平面波方法研究了γ-Fe4N的磁致伸缩性能。计算发现γ-Fe4N的磁致伸缩系数为-143ppm。通过刚性能带理论,我们预测了MnFe3N相比γ-Fe4N的磁致伸缩系数会有很大的提高。实际计算得到MnFe3N的磁致伸缩系数为+373ppm。对于MnFe3N电子能带结构的细致分析表明磁致伸缩系数增大的原因是由于关键能带的移动。为了进一步提高磁致伸缩系数,我们利用4d、5d过渡金属掺杂γ-Fe4N。其中OsFe3N和IrFe3N的磁致伸缩系数分别达到了-564ppm和+416ppm。γ-Fe4C具有与γ-Fe4N相同的结构,因此我们研究了γ-Fe4C及其衍生物MFe3N(M=Pd,Pt,Rh,Ir)的稳定性,力学性能和磁致伸缩系数。所有体系的形成能都为正值,这表明这些化合物需要在高温或者高压条件下合成。通过计算结合能,我们发现过渡金属原子M更倾向于替代1a的铁原子。通过计算弹性常数我们发现所有的体系都具有很好延展性。γ-Fe4C的磁致伸缩系数为-380 ppm,这个值甚至大于Fe83Ga17(+207ppm)。由于Pt较大的自旋轨道耦合系数,PtFe3C(-691 ppm)的磁致伸缩系数较γ-Fe4C提高了80%。(本文来源于《湘潭大学》期刊2015-05-20）
张满满,吴军[10]（2015）在《电工钢在不同退火温度下磁晶各向异性的CAA软件分析》一文中研究指出以硅钢冷轧板为对象,利用CAA辅助软件研究其在不同退火温度下的再结晶组织、电磁性能和再结晶织构间的关系。结果表明,退火温度越高,Goss和立方织构的强度越大,γ纤维织构强度越低;退火温度的升高可减小再结晶织构因子,退火板磁感应强度增强,且各向异性降低;与轧制方向的夹角增加,试验钢各向异性增强,磁化难度增大。(本文来源于《铸造技术》期刊2015年05期）
磁晶各向异性论文开题报告
（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：
软磁薄膜能满足电子设备在高频领域的应用要求,例如微型电感器,微型变压器和噪声抑制器等,已经成为磁学研究领域的热点之一。在实际应用中,要求软磁薄膜具有良好的综合性能,例如高饱和磁化强度、低矫顽力、高磁导率和高自然共振频率等;也要求拥有足够的厚度(通常高于微米量级)以获得足够的磁通信号。目前广泛研究的Fe-和Co-基非晶和纳米晶软磁薄膜具有优异的静态及高频磁特性。但由于Acher极限的限制,在保持初始磁导率不变的情况下,该类薄膜自然共振频率不可能进一步提高;由于缺陷和内应力等因素,这些软磁薄膜在制备过程中总会产生相当大的垂直各向异性,并且当厚度超过几百纳米时会出现条纹畴结构。这不仅降低了薄膜的软磁性能,也限制了磁通信号。然而,c轴取向的CoIr软磁薄膜不受Acher极限的限制。因为具有负磁晶各向异性,所以该薄膜在初始磁导率不降低时,自然共振频率会明显地增加。除需要克服退磁场之外,该薄膜磁矩从c平面旋转到c轴方向还必须要克服很大的负磁晶各向异性等效场。因此CoIr软磁薄膜的奈耳壁向布洛赫壁转变厚度也极大地提高。然而该薄膜高频磁性的进一步调控、软磁性能的进一步优化和条纹畴是否会出现等问题仍需深入探究。除了CoIr合金,还有一大批比CoIr负磁晶各向异性更强的稀土合金材料。我们期待将其通过磁控溅射技术制备成为稀土软磁薄膜。所以,本文进一步优化CoIr薄膜的静磁性能和调控高频磁性,并初步探索稀土合金的磁控溅射制备方法。我们用磁控溅射制备了CoIr软磁薄膜和稀土合金薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、电子自旋共振谱仪(ESR)和矢量网络分析仪(VNA)等测试手段测量和表征薄膜性能。研究了楔形倾斜角度、退火温度和不同衬底层对CoIr薄膜的c轴取向生长的影响、静磁参数的优化和高频磁性能的调控;改变掺杂剂含量,研究了软磁薄膜hcp-(CoIr)_(100-x)M_x(M=Cr、B、SiO_2和Ni)的取向生长以及高频磁性的调控;制作了微米厚CoIr软磁薄膜,讨论c轴取向度、磁矩分布状态以及微波磁性;探讨并总结了用磁控溅射制备稀土软磁薄膜的方法。得到以下主要结果:(1)面内单轴各向异性场的调控。调整楔形倾斜角度,我们可以控制取向CoIr软磁薄膜面内单轴各向异性场大小,方便地调节高频性能。而且样品的c轴取向度和面外各向异性场均不变化。(2)面外各向异性场的调控。随着退火温度的增加,ESR和VNA两种测试方法都表明取向CoIr软磁薄膜面外各向异性场先增加,后变小。退火温度能提高薄膜的高频磁性,但过高的温度破坏了晶体结构,薄膜的软磁性能和高频性能降低。(3)CoIr薄膜取向生长的调控。取向的衬底层(Ni、Cu、Ir、Pt和Au)可以诱导磁性层c轴取向生长,而无衬底层薄膜取向性差。薄膜的软磁性能、面外各向异性场及负磁晶各向异性常数也对衬底层晶格的几何形状和尺寸很敏感。初始磁导率与衬底关系不大,但自然共振频率强烈地受到衬底层材料及结构的制约。(4)CoIr薄膜性能的优化。成功制备了一系列c轴取向的hcp-(CoIr)_(100-x)M_x(M=Cr、B、SiO_2和Ni)软磁薄膜。掺杂的Cr和Ni原子在不同晶粒间的间隙中,或者进入了晶体结构。然而,大量B和SiO_2掺杂剂会使CoIr晶体结构不稳定,导致c轴取向偏离并非晶化。这些掺杂剂在一定范围内都能极大地优化薄膜的软磁性能,影响薄膜的负磁晶各向异性常数。如预期的那样,微波特性可以在很宽的范围内调节,以满足不同应用的特定要求。(5)c轴取向微米厚软磁薄膜的磁特性。该类薄膜的垂直各向异性常数随膜厚增加而变大,微米厚时约为250 kJ/m~3,而负磁晶各向异性常数约为-753kJ/m~3,净磁各向异性常数仍然是负的。当薄膜厚度达到微米量级时,薄膜磁矩仍严格地躺在面内。(6)稀土软磁薄膜的展望。探索了具有更强负磁晶各向异性稀土合金的磁控溅射制备方法,总结了制备过程和测试结果。在此基础上,为成功制备稀土软磁薄膜提出了一些易操作的建议,例如,继续增加基片温度和骤然冷却样品。通过优化生长条件或退火工艺,我们可以改变薄膜的缺陷和内部应力,从而控制薄膜的静磁参数,进而调节高频磁性。在薄膜生长过程中添加第叁种成分的方法可以细化晶粒,降低内部应力,因此也可以达到同样的目的,而且可以优化薄膜的软磁性能。因为都具有负磁晶各向异性,所以微米厚CoIr薄膜的磁矩被限制在面内,并且稀土合金软磁薄膜将是拥有更高微波磁性的理想材料。
（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。
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