基于YIG/NM异质结的逆自旋霍尔效应的研究

发布时间：2021-09-24 06:51

　　巨磁阻效应的发现极大的改变了信息存储的容量,使得磁学的延伸-自旋电子学的研究被兴起。人们认识到,如果能自由地操控电子的自旋,将会引领下一次信息存储与通信技术的革命。自旋霍尔效应因其强大的纯自旋流产生能力而备受瞩目,现阶段的研究在于弄清楚自旋霍尔效应的物理机制,并找到高效自旋流-电荷流转化效率的材料,以便应用于实际的自旋电子器件中。本论文在已有的研究基础上,通过自旋泵浦效应和逆自旋霍尔效应研究了两种Pt掺杂体系材料的自旋霍尔效应,提取出自旋霍尔角和自旋扩散长度,并且结合本征和非本征的自旋霍尔效应分析其自旋流-电荷流转化行为。首先,从磁矩进动的磁化动力学出发,唯象的理解磁矩进动的过程,为之后基于铁磁共振的自旋泵浦效应提供理论基础。进动的磁矩在FM/NM界面传递角动量,形成自旋积累,并在非磁性层中产生自旋流,其表现为体系阻尼系数的增加。目前还没有方法能够直接探测自旋流,而自旋霍尔效应的逆效应则提供了间接的探测方法。自旋流由于非磁性层中自旋轨道耦合的作用,转化电压信号而被探测。其次,通过自主搭建的FMR-ISHE测试系统研究了纯Pt、PtBi合金以及PtW合金中的逆自旋霍尔效应。从铁磁共振得到... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

磁化强度M围绕有效场

的关系为 m h，其中 为张量磁化率，它描述了旋磁性。在阻尼进动的情况下，张量磁化率 的复数1iZ i S，M / ，M 0 S M为饱和磁化强度SM 的别为2 2 2Re{ }( )ZZ 2 2 2Im{ }( Z) 系数 影响， 呈现出最大幅值为1/ ( )的 Loren线一次导数的形式。 的半高宽（FWHM）为 Z 0为铁磁共振线宽，它的定义为固定微波频率下，张对应的两外磁场之差，如图 2-2 所示。

电子科技大学硕士学位论文自旋泵浦效应磁体（FM）中发生铁磁共振，其磁化进动产生自旋流，并被注入或 层接触的非磁性金属（NM）层中的现象称为自旋泵浦[64-65]。如图 2效应的原理，进动的磁矩在 FM 中的两个自旋（自旋向上和自旋向下生不均衡的化学势，使得电子发生自旋极化，这种效应通常称为自naccumulate）。FM 和 NM 金属界面处的自旋积累将自旋角动量传递给从而形成了从 FM 层到 NM 层的自旋流的传输，这种传输量的大小决于界面处材料的组合。此外，如果自旋信息在 NM 层内丢失，例射，则自旋泵浦可以表现为 FM 层的阻尼的改变。关于自旋泵浦效应具有大自旋轨道耦合以及短自旋扩散长度的 NM 金属，如 5d 和 4dPd 和 Ta 等，都是有效的自旋吸收材料[66-67]。此外，自旋泵浦不仅针而且对于铁磁和亚铁磁绝缘体，如钇铁石榴石 YIG 来说，也会出现，并且不同于铁磁金属，YIG 向 NM 层注入的是纯的自旋流。


本文编号：3407303