α-Mn结构Fe-Mn合金的磁电输运研究
发布时间：2022-02-05 06:58
反常霍尔效应（AHE）多年来吸引了人们的广泛关注,理论上,铁磁体中的AHE有公认的三种可能的来源,包括了与杂质散射有关的外禀机制和源于k-空间中的Berry相位的本征机制,这些机制通常与磁化强度成正比。在最近的研究中,AHE在一些具有拓扑自旋结构的体系中被发现,由于同磁结构的拓扑荷有关,这一与磁化强度无关的AHE又被称为拓扑霍尔效应（THE）。通常THE可以用实空间的Berry相机制来理解,这一机制要求输运的电子自旋同局域磁矩间满足强耦合的前提,但是对于相对弱的相互作用耦合则不适用。在最近的理论研究中,Nakazawa等人提出THE在弱耦合情况下可以根据几个物理量间的关系分为几个不同的区域,不同区域的拓扑霍尔电导具有不同的标度关系。自旋玻璃体系作为一种典型的满足弱耦合THE的体系受到了我们的关注,为了研究这一 THE以及其标度关系,我们研究了具有α-Mn结构的Fe-Mn合金的结构、磁性以及电输运性质。在本工作中,我们通过分子束外延手段在MgO单晶衬底上外延生长了一系列的Fe1-xMnx（0.00～0.60）合金薄膜。利用反射式高能电子衍射仪和高分辨X-射线衍射仪我们表征了样品的结构性质...
【文章来源】：兰州大学甘肃省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１当自旋结构为非共线或非共面时自旋手性非零，当巡游电子在非共??
?７７Ｃ?ｏｒ?Ｈ／ｃ?：?Ｓ?？：｝：？：?＾?Ａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ａｔ?－?４５?ａｔ．?％??＿?ｖａｒｉａｂｌｅｓ?＾?關?（ｆｏｒ?ｆｅｅ?ｌａｔｔｉｃｅｓ）??－５０?ｐｐｍ?＝?ｉ?ａｔ．?％?＝?１０?ａｔ．?％?Ｍａｇｎｅｔｉｃ??ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ??ＴＫ?＝?Ｔ〇（ｃ）?ｌｉｍｉｔ??ＲＫＫＹ?ＲＫＫＹ?＋?ｓｈｏｒｔ?ｒａｎｇｅ?ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ?ｄｉｒｅｃｔ??Ｄｉｐｏｌａｒ??ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ??图１．２不同浓度比的磁性合金展现出不同的磁性行为Ｍ。??结，从而引起遍历性破缺，然而在顺磁态中空间中随机的分布的自旋在时间上??随机波动，保持了遍历性。??“自旋玻璃”一词源于Ｂ．Ｒ．Ｃ〇ｌｅｓＰ３ｌ，这里的“玻璃”实际上是长程无序状态的??代名词，这种无序状态类似于一般所说的玻璃。在任何情况下，与玻璃一样，??自旋玻璃也表现出玻璃般的慢动力学过程（ｇｌａｓｓｙ?ｓｌｏｗ?ｄｙｎａｍｉｃｓ）和非平衡态??（ｏｆｆ－ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ）?＾在非平衡态下，自旋玻璃往往还能表现出平衡态所没有的??“ａｇｉｎｇ?ｅｆｆｅｃｔｓ”，“ｒｅｊｕｖｅｎａｔｉｏｎ?ｅｆｆｅｃｔｓ＇，?“ｍｅｍｏｒｙ?ｅｆｆｅｃｔｓ”?等有趣的现象［３４－３５］０??１．４．２分类??自旋玻璃有很多种，可以有几种方式对其进行分类ｓ根据导电性分类时，??可以分为金属和绝缘的自旋玻璃；根据它们的磁各向异性分类时，又可分为??Ｉｓｉｎｇ、ＸＹ、和Ｈｅｉｓｅｎｂｅｒｇ自旋玻璃；根据磁性集团大小，可以分为标准自旋玻??璃（ｃａｎｏｎｉｃａｌ?ｓｐｉｎ?ｇｌａｓｓ）和团族自旋玻璃
心??交方（ｂｏｄｙ－ｃｅｎｔｅｒｅｄ－ｃｕｂｉｃ，ｂｅｅ）相Ｆｅ－Ｍｎ合金的认知少之又少。当Ｍｎ含暈较少??时，此时Ｆｅ－Ｍｎ合金倾向于形成ｂｃｃ－Ｆｅ结构（即简单ｂｅｅ结构）又被称为ａ－相Ｆｅ－??Ｍｎ?合金?ｔ４３％?而这种?Ｆｅ－Ｍｎ?合金薄膜可以在一些基片上生长出单晶，如?：?Ｉｒ［４５ｌｓ??ＧａＡｓ（００１）［４６］，和ＭｇＯ（ＯＯｌ）關Ｄ而当Ｍｎ含量较多时，此时Ｆｅ－Ｍｎ合金倾向于形??成ａ－Ｍｎ的结构（具有复杂ｂｅｅ结构，在一些文献中也称之为相结构）。??：幾Ｉ??图１．３?ａ－Ｍｎ的结构示意图，。图中紫色、深蓝色、淡蓝??色、红色分别对应Ｍｎｌ，Ｍｕｌｌ，?Ｍｍ，和ＭｎｌＶ原子。??ａ－Ｍｎ是常温常压下Ｍｎ单质所具有的状态，每个单胞中具有５８个原子（每??个原胞有２９个原子），分别占据在４个晶体学上的不等位点，记为Ｍｎｌ、Ｍｎｌｌ、??Ｍｉｌｌ、和ＭｎＩＶ［４７?４８］（如图１．３）。Ｍｎｌ位有两个原子占据位于立方晶胞的角和中??心；八个Ｍｎｌｌ型原子在Ｍｎｌ位周围形成两个大小不同的四面体；Ｍｎｌ的最近??邻（ＮＮ）壳由形成多面体的１２个ＭｎｌＶ型原子组成；其余１２个ＭｎｌＶ原子在中心??Ｍｎｌ位点周围形成切去了头的的四面体（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ?ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ）?；?Ｍｎｌ的次近邻??由２４个Ｍｎｌｌｌ原子组成。ａ－Ｍｎ结构的Ｆｅ－Ｍｎ合金主要报道在Ｆｅ含量非常少??（ｘ＜?１０）的稀释合金网，然而Ｆｅ含量较大的Ｆｅ－Ｍｎ合金鲜有报道。通过蒸汽淬??火方式，Ｆｅ含量高达７０％且保持ａ－Ｍｎ结构的Ｆｅ－Ｍｎ合金被首次制备＿，当??ｘ?＜?０．５?Ｆｅ－Ｍｎ合金表现出反铁磁性，当ｘ?＞?０．５则表现
本文编号：3614780
【文章来源】：兰州大学甘肃省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１当自旋结构为非共线或非共面时自旋手性非零，当巡游电子在非共??
?７７Ｃ?ｏｒ?Ｈ／ｃ?：?Ｓ?？：｝：？：?＾?Ａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ａｔ?－?４５?ａｔ．?％??＿?ｖａｒｉａｂｌｅｓ?＾?關?（ｆｏｒ?ｆｅｅ?ｌａｔｔｉｃｅｓ）??－５０?ｐｐｍ?＝?ｉ?ａｔ．?％?＝?１０?ａｔ．?％?Ｍａｇｎｅｔｉｃ??ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ??ＴＫ?＝?Ｔ〇（ｃ）?ｌｉｍｉｔ??ＲＫＫＹ?ＲＫＫＹ?＋?ｓｈｏｒｔ?ｒａｎｇｅ?ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ?ｄｉｒｅｃｔ??Ｄｉｐｏｌａｒ??ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ??图１．２不同浓度比的磁性合金展现出不同的磁性行为Ｍ。??结，从而引起遍历性破缺，然而在顺磁态中空间中随机的分布的自旋在时间上??随机波动，保持了遍历性。??“自旋玻璃”一词源于Ｂ．Ｒ．Ｃ〇ｌｅｓＰ３ｌ，这里的“玻璃”实际上是长程无序状态的??代名词，这种无序状态类似于一般所说的玻璃。在任何情况下，与玻璃一样，??自旋玻璃也表现出玻璃般的慢动力学过程（ｇｌａｓｓｙ?ｓｌｏｗ?ｄｙｎａｍｉｃｓ）和非平衡态??（ｏｆｆ－ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ）?＾在非平衡态下，自旋玻璃往往还能表现出平衡态所没有的??“ａｇｉｎｇ?ｅｆｆｅｃｔｓ”，“ｒｅｊｕｖｅｎａｔｉｏｎ?ｅｆｆｅｃｔｓ＇，?“ｍｅｍｏｒｙ?ｅｆｆｅｃｔｓ”?等有趣的现象［３４－３５］０??１．４．２分类??自旋玻璃有很多种，可以有几种方式对其进行分类ｓ根据导电性分类时，??可以分为金属和绝缘的自旋玻璃；根据它们的磁各向异性分类时，又可分为??Ｉｓｉｎｇ、ＸＹ、和Ｈｅｉｓｅｎｂｅｒｇ自旋玻璃；根据磁性集团大小，可以分为标准自旋玻??璃（ｃａｎｏｎｉｃａｌ?ｓｐｉｎ?ｇｌａｓｓ）和团族自旋玻璃
心??交方（ｂｏｄｙ－ｃｅｎｔｅｒｅｄ－ｃｕｂｉｃ，ｂｅｅ）相Ｆｅ－Ｍｎ合金的认知少之又少。当Ｍｎ含暈较少??时，此时Ｆｅ－Ｍｎ合金倾向于形成ｂｃｃ－Ｆｅ结构（即简单ｂｅｅ结构）又被称为ａ－相Ｆｅ－??Ｍｎ?合金?ｔ４３％?而这种?Ｆｅ－Ｍｎ?合金薄膜可以在一些基片上生长出单晶，如?：?Ｉｒ［４５ｌｓ??ＧａＡｓ（００１）［４６］，和ＭｇＯ（ＯＯｌ）關Ｄ而当Ｍｎ含量较多时，此时Ｆｅ－Ｍｎ合金倾向于形??成ａ－Ｍｎ的结构（具有复杂ｂｅｅ结构，在一些文献中也称之为相结构）。??：幾Ｉ??图１．３?ａ－Ｍｎ的结构示意图，。图中紫色、深蓝色、淡蓝??色、红色分别对应Ｍｎｌ，Ｍｕｌｌ，?Ｍｍ，和ＭｎｌＶ原子。??ａ－Ｍｎ是常温常压下Ｍｎ单质所具有的状态，每个单胞中具有５８个原子（每??个原胞有２９个原子），分别占据在４个晶体学上的不等位点，记为Ｍｎｌ、Ｍｎｌｌ、??Ｍｉｌｌ、和ＭｎＩＶ［４７?４８］（如图１．３）。Ｍｎｌ位有两个原子占据位于立方晶胞的角和中??心；八个Ｍｎｌｌ型原子在Ｍｎｌ位周围形成两个大小不同的四面体；Ｍｎｌ的最近??邻（ＮＮ）壳由形成多面体的１２个ＭｎｌＶ型原子组成；其余１２个ＭｎｌＶ原子在中心??Ｍｎｌ位点周围形成切去了头的的四面体（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ?ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ）?；?Ｍｎｌ的次近邻??由２４个Ｍｎｌｌｌ原子组成。ａ－Ｍｎ结构的Ｆｅ－Ｍｎ合金主要报道在Ｆｅ含量非常少??（ｘ＜?１０）的稀释合金网，然而Ｆｅ含量较大的Ｆｅ－Ｍｎ合金鲜有报道。通过蒸汽淬??火方式，Ｆｅ含量高达７０％且保持ａ－Ｍｎ结构的Ｆｅ－Ｍｎ合金被首次制备＿，当??ｘ?＜?０．５?Ｆｅ－Ｍｎ合金表现出反铁磁性，当ｘ?＞?０．５则表现
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