多晶YIG薄膜及人工自旋冰结构的磁动力学研究

发布时间：2021-03-05 20:51

　　自旋电子学是物理学中一个新兴的研究领域,是磁学与微电子学相结合的一门交叉学科,用于研究电子的自旋而非电荷在固体物理学中所起的作用,通过操控电子自旋可以发展具有广大前景的电子器件。自旋电子学器件相比于传统半导体器件具有更高的数据处理速度,更高的集成密度以及更低的能耗等优点。由于自旋电子学器件在信息处理、数据存储领域有重大的应用前景,因此近年来自旋电子学领域受到越来越多的研究人员的关注。钇铁石榴石（YIG）是一种具有超低的吉尔伯特阻尼因子以及出色绝缘性的铁磁性材料,被公认为是研究自旋相关的理想材料。目前,在自旋电子学领域YIG被广泛用于自旋泵浦效应、自旋霍尔磁电阻（SMR）以及自旋波的产生和探测等方面的研究。以往是将YIG生长在单晶衬底钆镓石榴石（GGG）上,因为YIG和GGG晶格常数非常接近,晶格有良好的匹配性,生长得到的单晶YIG薄膜具有接近块材YIG的卓越性能。然而目前发展成熟的半导体行业是以硅基半导体为基础的,并且GGG衬底相对于硅（Si）材料造价昂贵,因此,非常不利于自旋电子学器件的发展。在本论文中,我们通过射频磁控溅射技术在室温条件下,在Si衬底上沉积厚度在100 nm以下的Y... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

磁矩进动示意图(取自文献[21])

第1章绪论和理论基础3222(1.7)222D222222因此，我们可以得到共振时微波场角频率满足ω2，(1.8)在发生共振时有2，2，，2。当在共振场附近时有2，2.(1.9)在实验上采取固定微波频率扫外磁场时，即ω是固定的常数，则有βωαωγt。式(1.9)即洛伦兹共振曲线。和是洛伦兹反对称的，和是洛伦兹对称的。而实验上通常测量的是的微分信号，如图1.2所示。一般将共振线宽定义为的半高宽β2所对应的H，而实验上测量的是的微分信号，因此也可以通过峰-峰值所对应的磁场间距来计算共振线宽，两者有以下关系.(1.10)图1.2洛伦兹共振曲线及线宽示意图(取自文献[22])

第1章绪论和理论基础41.3自旋霍尔效应与逆自旋霍尔效应Dyakonov和Perel从理论上提出，在自旋轨道耦合比较强的金属中，电荷流可以转变成自旋流[23]。1999年Hirsch[24]把电荷流转化成自旋流的现象称之为自旋霍尔效应。如图1.3(a)所示，可以将产生的自旋流表示为2(1.11)其中称为自旋霍尔角，表示自旋流和电荷流之间的转化效率，是电荷流密度，是自旋极化方向。图1.3自旋霍尔效应(a)与逆自旋霍尔效应(b)示意图(取自文献[25])如图1.3(b)所示，当自旋极化的自旋流流入到金属层中，由于自旋轨道耦合作用，自旋极化的电子向某一方向发生偏转，这样边界上的电荷量不相等，在宏观上观察到横向的电荷流。将自旋极化的自旋流转化为电荷流的过程称为逆自旋霍尔效应(ISHE)，其中电荷流可以表示为2(1.12)1.4自旋泵浦效应Tserkovnyak[26]最早提出了自旋泵浦理论，指出自旋流可以从铁磁层向相邻的非磁性金属层中扩散，实现动量传递，形成吉尔伯特界面阻尼[27]。泵浦出的自旋流可以表示为t，(1.13)其中是铁磁层归一化的饱和磁化强度，是自旋穿过界面效率的自旋混

【参考文献】：
硕士论文
[1]铁磁/稀土双层薄膜自旋泵浦研究[D]. 凡未.东南大学 2018
[2]基于磁控溅射法及分段退火技术高质量YIG薄膜的制备与性能研究[D]. 李康复.杭州电子科技大学 2018
[3]PLD用YIG块材和微米级YIG薄膜的制备研究[D]. 栗星星.杭州电子科技大学 2017
[4]金微纳米结构表面等离子体效应研究[D]. 范晓萌.江苏大学 2010



本文编号：3065846