纳米异质结中自旋相关输运的研究

发布时间：2023-04-23 12:17

　　自旋轨道力矩效应凭借其集成密度高、读取速度快、能耗低等特点,已经成为了自旋电子学的研究热点,而利用自旋流替代磁场实现对磁矩的操控是自旋电子学实用化的关键。掌握自旋轨道力矩效应的物理机制以及调控翻转电流和自旋轨道力矩效应诱导的有效场,同时构建起电流和热流之间的关联实现多自由度的耦合,是自旋轨道力矩效应发展的关键科学问题。本论文围绕以上问题,在Pt/Co/Pt和Fe Co/Cu/Fe Ni异质结中分别开展了自旋轨道力矩温度特性以及电输运和热输运关联性等方面的研究,取得的主要结论如下:1、基于铁磁性金属/非磁性重金属异质结的自由能,分别阐述了在面外和面内磁化体系中,自旋轨道力矩诱导的有效场的计算方法,为自旋轨道力矩的测试提供了理论基础。2、基于谐波霍尔电压测试方法,系统地研究了Pt/Co/Pt垂直磁化异质结中自旋轨道力矩的温度特性。相比于不对称结构,由于对称的Pt/Co界面的引入,damping-like力矩明显受温度调制。当异质结温度从50 K升高到300 K时,damping-like力矩从3.7×10-6 Oe/(A·cm-2)增加到了4.8×10-6 Oe/(A·cm-2),同时在3...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 自旋电子学
        1.1.1 磁电阻效应
        1.1.2 自旋对磁矩的调控
        1.1.3 自旋流的研究与发展
    1.2 电场驱动的自旋输运
        1.2.1 自旋-轨道耦合效应
        1.2.2 自旋霍尔效应
        1.2.3 自旋轨道力矩效应
    1.3 热场驱动的自旋输运
        1.3.1 自旋相关的塞贝克效应
        1.3.2 自旋塞贝克效应
    1.4 本论文的研究内容
第二章 样品制备与物性测量
    2.1 器件的制备
        2.1.1 磁控溅射
        2.1.2 光刻技术
    2.2 样品的表征
        2.2.1 薄膜厚度表征
        2.2.2 薄膜磁性表征
    2.3 磁输运性质测量
        2.3.1 磁电输运测量系统
        2.3.2 磁热输运性质表征
第三章 基于自旋轨道力矩效应的磁输运理论
    3.1 自旋轨道力矩效应诱导的有效场对磁矩方向的调制
    3.2 谐波霍尔电压的表达式
    3.3 自旋轨道力矩效应诱导的有效场的表达式
        3.3.1 垂直磁化体系
        3.3.2 面内磁化体系
    3.4 本章小结
第四章 Pt/Co/Pt多层膜中自旋轨道力矩的温度特性研究
    4.1 引言
    4.2 样品制备及电输运特性
    4.3 Damping-like和field-like有效场的测量
    4.4 焦耳热对有效场测量的影响分析
    4.5 自旋轨道力矩的温度特性及其相关机制的讨论
    4.6 本章小结
第五章 FeCo/Cu/Ni₈₀Fe₂₀自旋阀中电输运和热输运的温度特性研究
    5.1 引言
    5.2 样品制备及表征
    5.3 磁电阻和磁热电功率效应的测量
    5.4 温度梯度的校准
    5.5 自旋相关电输运和热输运的温度特性及其相关机制的讨论
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
硕士期间的研究成果
致谢



本文编号：3799700