铁磁/稀土双层薄膜自旋泵浦研究

发布时间：2024-02-02 18:29

　　磁性薄膜的研究一直是磁学领域的热点问题,特别是对于诸如坡莫合金这类软磁性能优越的铁磁薄膜材料,因其高饱和磁化强度和低矫顽力等特点被广泛应用于自旋电子学各个领域中。最近发现,在具有铁磁/非磁(FM/NM)界面的磁异质结构中会发生自旋泵浦,从而可以调控铁磁层中的磁动力阻尼因子,并且不同的非磁性层的调控力度不同。大量实验表明,具有较大自旋-轨道相互作用的过渡重金属如Pt和Pd,在FM/NM系统中表现出更强的自旋泵浦效应,因此被认为是很好的非磁性金属候选物。然而利用稀土元素(RE)作为FM/NM体系中的非磁层的组成元素的研究还很少有报道。基于此,我们研究了RE以及RE-Cu合金作为非磁层对FM/NM系统中的自旋泵效应的影响,从而实现FM层的磁化动态阻尼增强。Nd是一种轻质稀土金属,磁性转变温度为7.5 K,顺磁转变温度为19 K,在温度高于20 K时表现出顺磁性,其电导率来自4f电子。由于晶场影响比较小,薄膜具有强烈的L-S耦合。Ho是一种重稀土金属,在温度高于20 K时表现为顺磁性,原子磁矩比Nd大,也具有强自旋轨道耦合。Cu是具有3d巡游电子的非磁性金属,其L-S耦合很弱,所以Py/Cu中...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-2自旋动力学进动过程示意图：(a)无阻尼下的磁进动；(b)阻尼力矩下的磁进动

动力学进动过程示意图：(a)无阻尼下的磁进动；(b)阻尼力矩下的磁进动。SBzzgSm自旋动量之和作为总的磁矩动量，通常轨道角动量比自旋角动量小磁矩角动量的时域变化可写作：()dmmHdt体积磁矩Mm/V，....

图1-3自旋泵浦效应磁化进动示意图

以通过能量耗散过程来理解，由能量耗散来源不同，可把阻过程。直接阻尼过程，主要是能量或动能向其他非磁自由度旋-晶格的能量耗散引起的阻尼。对于直接阻尼过程，按照合与否又可以细分为下面两种情况：内禀特性，即由磁子散料来讲，这一属性是固有属性也即是称作为Gilbert阻尼，另外一个就....

图1-4FM/NM异质结体系的自旋泵浦效应

是取决于非磁性金属中的自旋弛豫和自旋扩散过磁金属中传输距离为中z的自旋流可表达为0sinh(()/)sinh(/)NsdsNsdztJt的厚度，sd为非磁金属材料固有的自旋扩散长度性到非磁金属的泵浦注入的自旋流，同时也有反向。反向回流的自旋流来源于非磁....

图2-1(a)高真空磁控溅射仪设备;(b)溅射仓内靶位分布;(c)溅射示意图;(d)磁控溅射仪的实验原理

氩气)调节真空镀膜室处于低工作气压下(0.1－1Pa)，然后在两极上施加0.1－10kV的电压。从阴极发出的电子经过电场加速，就可以使工作气体原子电离成等离子体，从而形成具有高离子浓度的辉光放电区。如图2-1(c)，等离子体中的正离子在电场作用下轰击阴极的靶材，与靶材表面原....

本文编号：3892966