一种新型表面磁光克尔效应测量系统

研制了一种新型的科研教学两用的表面磁光克尔效应测量系统,给出了该测量系统的设计方案、结构、技术性能、实验原理及使用方法.该测量系统可用于磁光器件、磁性薄膜及不同材料多层磁性薄膜特性参数的测量.     

Cu层厚度对NiFe/Cu/Co 的巨磁电阻效应影响

用磁控射频溅射法制备了NiFe/Cu/Co多层膜;研究了薄膜的磁特性和磁电阻特性与中间层Cu厚度的关系.在适当的Cu层厚度下 (大约为2 nm),制备出了具有很好自旋阀巨磁阻效应的多层膜.研究表明,在弱磁场下,薄膜的磁电阻回线的斜率与原来的磁化过程有关,因此该薄膜材料可以用于巨磁电阻存储器中.     

连续双层YIG薄膜铁磁共振中的静磁模式

本文将文献[1]、[2]提出的单层铁磁薄膜的静磁理论扩展到具有单轴各向异性和立方各向异性的异磁化强度连续双层膜系统,考虑了K_u和K_1的影响之后,导出了频散方程式。用该方程式计算(La,Ga):YIG—La:YIG连续双层薄膜的静磁模共振波谱,其结果与实验波谱非常吻合。     

三明治多层膜中巨磁阻抗效应理论研究

利用一定边界条件下的Maxwell方程和修正的Landau_Lifshitz_Gilbert方程,对磁性层/非磁性层/磁性层(M/C/M)三明治多层膜中出现的巨磁阻抗效应进行了理论分析.对于单轴横向磁各向异性三明治膜,在考虑了各向异性场的交变部分的基础上,得到了阻抗与频率、外磁场、各向异性场、电导率、厚度等因素之间的关系.着重讨论了,磁性层和非磁性层薄膜厚度的优化问题.当GMI效应达到峰值时,非磁性层在薄膜总厚度中所占的比例与各向异性场Ha的大小、薄膜的总厚度以及非磁性层与磁性层电导率σ1/σ2比值有关.为实验上设计三明治模型提供了一个数值参考.     

任意方向磁化磁各向异性单晶YIG薄膜中静磁波色散特性

考虑退磁场、单轴磁各向异性和立方磁各向异性,导出了在(110)面内与膜面法向[111]成任意角度磁化的单晶YIG薄膜的静磁波色散方程,并用该方程计算出了0°～90°范围内的静磁共振模式,与实验结果符合得较好.本文的理论和实验结果进一步完善了单层磁性薄膜的静磁模共振理论.     

Cu层厚度对NiFe／Cu／Co的巨磁电阻效应影响

用磁控射频溅射法制备了ＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｃｏ２多层膜;研究了薄膜的磁特性和磁电阻特性与中间层Ｃｕ厚度的关系,在适当的Ｃｕ厚度下,制备出了具有很好自旋阀巨磁阻效应的多层膜。研究表明,在弱磁场下,薄膜的磁电阻回线的斜率与原来的磁化过程有关,因此该薄膜材料可以用于巨磁电阻存储器中。     

静态磁光记录温度场的模拟

讨论磁光静态记录过程中单层膜与多层膜在激光照射微区内温度场的分布,导出多层膜在激光照射下温度变化的解析表达式。由此模拟出局域瞬态温度场,在理论上确定了TbFeCo记录材料的成畴大小和形状。这对磁光薄膜宽温化、表面温度特性和磁光记录畴表面形貌分析等具有重要的实际意义。     

磁光静态记录温度场的分布及计算

讨论了磁光静态记录过程中单层膜与多层膜在激光照射微区内温度场的分布，导出多层膜在激光照射下温度变化的解析表达式，由此模拟出局域瞬态温度场，在理论上确定了ＴｂＦｅＣｏ记录材料的成畴大小和形状，这对磁光薄膜宽温化、表面温度特性和磁光记录畴表面形貌分析等具有实际意义     

高磁损耗型纳米多层膜研究

研究一种能用于微波吸收的高磁损耗型纳米多层膜材料,该多层膜材料采用软磁合金层CoFeZrNd和绝缘介质层SiO2交替的周期结构,用磁控溅射工艺制备的这类薄膜在微波段可具有高磁导率和大磁损耗,2GHz时μ121,μ147．重点探讨了磁性合金层厚度、介质层厚度、周期数等对这类多层膜材料微波复磁导率的影响规律和机理．     

磁性波导中静磁体波传输特性的改进

分析了斜向静磁场情况下静磁正向体波在双层磁性波导中的传播特性,计算了YIG薄膜波导中静磁波传输功率与磁波薄膜磁化强度,斜向场倾角,间隔层尺寸的依赖关系。结果表明,通过改变双层波导薄膜的饱和磁化强度,间隔距离,可在较大的范围内调节静磁波的传输特性,改进静磁波的传输质量,同时,双层磁性薄膜波导中静磁波的传输特性优于单层膜情形,前者可以有效地提高静磁波的传输功率,有利于静磁波技术应用于静磁波器件和磁光波导器件。     

磁光静态记录温度场的分布及计算

讨论了磁光静态记录过程中单层膜与多层膜在激光照射微区内温度场的分布，导出多层膜在激光照射下温度变化的解析表达式，由此模拟出局域瞬态温度场，在理论上确定了ＴｂＦｅＣｏ记录材料的成畴大小和形状，这对磁光薄膜宽温化，表面温度特性和磁光记录畴表面形貌分析等具有实际意义。     

静磁波色散特性研究

本文导出了任意方向磁化且双面接地的多层薄膜结构中静磁波的色散方程;讨论了这种结构的静磁正向体波(MFVW)及静磁表面波(MSSW)的色散特性。     

多层薄膜的巨磁电阻效应及其应用

本文介绍了多层薄膜的巨磁电阻效应。由铁磁材料与非磁材料相间构成的厚度在几纳米的多层膜超晶格结构,具有特殊的磁电效应,在磁场作用下呈现电阻剧烈下降现象,即所谓巨磁电阻效应。该效应在硬盘磁头读出器、弱磁探测等方面具有广泛应用价值。     

铁磁性薄膜表面粗糙度对系统磁特性的影响

以简单立方结构单原子层逐层生长模型用Monte Carlo算法模拟研究了表面粗糙度对薄膜磁特性的影响.模拟结果表明表面粗糙度需要根据具体的薄膜结构分别定义为γ 和γ-,这两种情况下的系统磁特性随粗糙度的变化趋势有相当大的不同.同时,发现配位数直接影响表面粗糙度,进而间接影响热磁化强度M以及居里温度Tc等磁特性.     

高质量二维WTe2薄膜的可控制备及电输运性能研究

以WCl₆为前驱体,采用化学气相沉积法制备二维WTe₂薄膜材料。借助X射线衍射仪、拉曼光谱、原子力显微镜、综合物性测量系统等探究了前驱体用量对二维WTe₂薄膜质量的影响并对薄膜的电输运性能进行表征。结果表明,在500℃下,仅需10 min的生长时间就可以获得大面积的WTe₂薄膜,且薄膜厚度随前驱体用量的减少而减薄。WCl₆前驱体为0.6 g时所制多层二维WTe₂薄膜在温度为10 K、磁场强度为50 000 Oe下的磁电阻率为1.54%,该磁电阻率仍未达到饱和。样品平面霍尔电阻随电场和磁场夹角变化而周期性变化,表明所制WTe₂薄膜具有和块体WTe₂相似的电输运特性。     

基于CoFe／Pd的自旋阀底电极中增强的垂直磁各向异性

采用磁控溅射方法制备了Pd（3nm）／CoFe（0．8nm）／纳米氧化层／CoFe（fnm）／Cu（4nm）／Pd（5nm）自旋阀底电极薄膜,并用振动样品磁强计对样品的磁性能进行了测量．研究结果表明：纳米氧化层的引入可以使电极薄膜的磁各向异性在退火后从面内转到垂直膜面方向,并且这种强烈的垂直磁各向异性在CoFe有效厚度为2nm时仍能保持．这种具有非多层膜结构、铁磁层较厚、热稳定性较高的底电极有利于基于自旋转移矩的垂直磁各向异性全金属赝自旋阀的发展．     

Cu底层对SmCo薄膜磁性能的影响

通过多靶射频磁控溅射系统在玻璃基片上制备了SmCo/Cu磁性薄膜.采用控制变量法优化了磁性层溅射工艺参数,制备出了矫顽力高达2400 Oe的溅射态SmCo面内磁化膜;通过控制溅射Cu底层时的基片温度,薄膜磁化方向有从面内向垂直方向转变的趋势,并制备出矫顽力达到6215 Oe的垂直面内方向的SmCo/Cu薄膜;利用扫描隧道显微镜(STM)分析SmCo薄膜在不同温度下的表面形貌发现,150℃时薄膜的晶粒尺寸较小有利于改善薄膜磁性能.     

热处理对Ta/Ni0.65Co0.35薄膜微结构和磁电阻性能的影响

选用磁致伸缩系数接近于零的软磁合金Ta/Ni0.65Co0.35作为磁敏感层,研究了热处理对Ta/Ni0.65Co0.35薄膜织构、磁学性能和磁电阻性能的影响.制备了Barber电极结构的磁电阻元件,对磁电阻元件的输出特性进行了测试.结果表明:真空退火可以有效降低薄膜内的应力和杂质缺陷,使晶粒尺寸增大,晶界对传导电子的散射减少,各向异性磁电阻(AMR)值提高;真空磁场退火有利于提高薄膜的单轴各向异性,使薄膜的AMR值和磁传感器元件的灵敏度增加.     

体心立方构型三层磁性体系的自旋波行为研究

为了解体心立方构型磁性薄膜的自旋波行为,在海森堡模型的框架下,构建具有4个子格体心结构的三层磁性系统,该系统内部符合亚铁磁构型。利用线性自旋波理论和推迟格林函数的方法求解系统的哈密顿量,通过谱定理计算得到自旋波谱。基于控制变量法,研究各物理参量对系统能隙和共振频率的影响。研究结果表明：层间各向异性对系统能隙和共振频率都存在相对较小的影响,而自旋量子数和交换耦合作用对系统中个别几条能隙和共振频率影响显著。研究结论为相关自旋电子器件的优化提供理论参考。     

YIG/Ta/CoTb/Pt多层膜中基于自旋轨道矩的全电学垂直磁矩翻转

自旋轨道矩为设计新型自旋电子存储和逻辑器件提供了物理基础,而实现零磁场自旋轨道矩操控磁矩翻转是此类自旋电子器件应用的物理基础.本工作在钇铁石榴石(Yttrium Iron Garnet, YIG)磁性绝缘薄膜层上生长了Ta/CoTb/Pt亚铁磁性多层膜,利用YIG磁性绝缘层对具有垂直磁各向异性的CoTb薄膜施加磁偶极相互作用场,再辅以Ta和Pt层中叠加的自旋轨道矩,实现零外场下对CoTb磁矩的操控和翻转.实验上通过反常霍尔效应及反常霍尔电阻测量脉冲电流诱导的磁化翻转行为,并在磁光克尔显微镜下观察到了脉冲电流驱动的磁畴壁运动特征,发现对于YIG/Ta/CoTb/Pt器件,由于受到底层YIG的影响,亚铁磁CoTb的磁畴以条纹状特征进行运动和完成磁化翻转,这与Si/Ta/CoTb/Pt薄膜磁化翻转特性存在显著区别.本文对于自旋电子低功耗器件尤其是全电学驱动的自旋轨道矩器件的研究,具有参考意义和潜在应用价值.