TM|FePt|MgO异质结的结构、磁性和磁各向异性能的第一性原理研究

发布时间：2021-08-02 08:04

　　随着信息技术的迅猛发展,特别是大数据、云存储等概念的兴起,业界对海量信息存储的要求越来越高。目前,在各种磁存储介质中,硬盘由于具有存储密度高、易于携带以及价格低廉等特点还是主要的存储设备,而不断提高数据的存储密度成为了科研工作者孜孜不倦的追求目标。然而,制约信息存储密度提高的关键因素之一就是磁各向异性能（MAE）,因为这是防止热扰动,克服超顺磁效应,保证信息存储稳定性的决定因素。所以,寻找具有高的磁各向异性磁记录材料成为提高信息存储面密度的关键点。在众多存储介质材料中,L1₀-FePt合金由于具有高达7?10⁷ergs/cm³的垂直磁各向异性能（PMA）而备受关注。已有研究表明,在铁磁层上添加过渡金属盖帽层可以提高体系的磁各向异性能。因此,我们利用第一性原理研究了TM|L1₀-FePt|MgO三明治体系的结构、磁矩和PMA,以此来探讨过渡金属盖帽层对铁磁层结构和磁性的影响和机制。（1）我们分别对FePt|MgO体系的两种不同终端,即Fe终端和Pt终端,进行了对比,详细探究了其结构、吸附能和界面原子的... 

【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1两种记录模式相邻比特单元磁性介质的磁化状态

图 1.2 等原子比 FePt 合金的 fcc 结构与长程有序 L10结构示意图一般而言，L10-FePt 合金作为磁存储介质一方面需要在制备工艺上满足单分散磁介质单元的一致排列性和单层上的高密度分布；另一方面，在磁学性质上则要求介具有室温下稳定的剩磁以及合格的反转场[26]。然而，在 10nm 这一尺度下获得能够实应用的分立存储介质却并不容易。为此，科研工作者进行了很多探索。在 L10-FePt 介质制备方面，[001]垂直于薄膜表面择优取向的获得主要有两种：晶基底上外延生长和非晶基底上的非外延生长。由于 FePt 的（111）晶面堆积最致所以在非晶基片（如玻璃）或晶格不匹配的单晶基片（如 Si）上沉积的FePt 薄膜容

第 3 章 TM|FePt|MgO 异质结的结构、磁性和磁各向异性能的第一性原理研究就交换关联势而言，我们运用广义梯度泛函(GGA)[113]的 Perdew，BPBE)形式。同时，我们为了提高自洽 Kohn-Sham 方程式的计算收敛标参数取σ=0.05eV 的第一 Methfessel-Paxton(MP)方法进行加宽。整体而个步骤来计算 MAE：（1）搭建结构模型，进行结构优化，其中 Monkho 8×8×1，剩余力为 0.03eV/ ，总能量收敛标准为 10-5eV。同时，所有子都进行的充分的结构弛豫；（2）将结构优化得到的结构进行不包（SOC）的静态自洽计算，其中 k 点为设置 10×10×1，能量收敛标准得到精确的电荷密度分布；（3）最后进行 SOC 的两种相对非自洽计的磁化方向分别沿着面内方向和面外方向设置，但是需要读第二步计并在第三步计算过程中加入 SOC 继续计算。其中，两个磁化方向的⊥001 E就为磁各向异性能 MAE，这样 MAE 的正值就代表了垂直磁各向易磁轴就垂直于薄膜平面。

【参考文献】：
期刊论文
[1]关于能带理论的探讨[J]. 王爱芬.  沈阳教育学院学报. 2004(02)

硕士论文
[1]中间层对L10相FePt薄膜磁性影响的微磁学研究[D]. 李旭.兰州大学 2011



本文编号：3317208