首页> 正文

磁性超薄膜中的磁各向异性和磁畴结构

2020-12-11阅读(346)

磁性超薄膜中的磁各向异性和磁畴结构

论文摘要

近二十年来,自旋电子学的出现和发展不断激发着人们对超薄膜磁学研究的兴趣。由于薄膜表面和界面是影响磁性薄膜磁学性质的关键因素,并与自旋电子学器件的性能密不可分,对薄膜表面和界面相关的研究便成为理解磁性薄膜磁学性质或改善自旋电子学器件性能的重要途径之一。本博士论文对五个磁学性质和薄膜界面相关的课题进行了系统研究,主要包括磁性薄膜磁各向异性的定量研究、条纹磁畴的自旋结构及磁畴随外加磁场的变化等。（1）利用磁光克尔效应（]magnetic optic Kerr effect, MOKE）和旋转磁场的磁光克尔效应（magnetic optic Kerr effect with rotating field, ROT-MOKE）,系统地研究了Au/Fe/GaAs（001）体系的磁各向异性随Fe薄膜厚度的变化关系,并且定量分离了界面贡献和体贡献,观察到了易轴沿[110]方向的单轴磁各向异性的体贡献。Fe薄膜中的单轴磁各向异性对生长温度非常敏感,单轴磁各向异性的界面贡献和体贡献之间的关联有可能来源于Fe/GaAs界面的各向异性。（2）利用MOKE和ROT-MOKE系统地研究了当MgO中间层很薄时Fe/MgO/GaAs（001）系统的晶体结构和磁各向异性。当MgO薄膜的厚度小于1ML时,Fe薄膜的<100>晶向随MgO薄膜厚度的增加从沿GaAs<100>方向转到了沿GaAs<110>方向。当MgO薄膜的厚度小于1.2ML时,单轴磁各向异性随着MgO薄膜厚度的增加而显著减弱,而四度磁各向异性的易轴从沿GaAs<100>方向转到了沿GaAs<110>方向。（3）利用MOKE和ROT-MOKE系统地研究了FeMn/Co/Cu（001）体系中Co的磁各向异性随Co和FeMn厚度的变化关系。我们发现,FeMn反铁磁序在Co薄膜内诱导了一个面内四度磁各向异性,该磁各向异性比顺磁态FeMn/Co界面的磁各向异性要大一个量级,这个反铁磁序诱导的磁各向异性来源于FeMn/Co界面的自旋阻挫,其大小约为0.118 erg/cm2。（4）利用自旋极化低能电子显微镜（Spin-polarized low-energy electron microscopy, SPLEEM）首次在条纹磁畴中通过三维实空间成像发现了室温的旋轮（cycloidal）手性磁有序。通过调控薄膜界面,可以控制手性磁有序的手性方向。同时通过Monte Carlo模拟表明Dzyaloshinskii-Moriya相互作用很可能是手性磁有序的来源。之后分别介绍了螺旋（helical）手性磁有序、磁泡磁畴的自旋结构以及磁畴中自旋倾斜的研究。（5）利用SPLEEM研究了不同宽度的条纹磁畴随外加垂直磁场的演化行为。我们发现和磁场方向相反的条纹磁畴会先随磁场的增大而变窄（小磁场行为）,之后会一条接一条的消失（大磁场行为）直到形成单畴。在小磁场下,方向相反的磁畴面积比在条纹开始依次消失之前可以由理论公式拟合得出饱和场,开始依次消失的磁畴面积比和理论计算的结果非常接近；同时体系磁畴面积的不对称性（总磁化强度）随着磁场和零场条纹宽度乘积之间呈线性关系。在大磁场下,Fe/Ni/Cu（001）条纹依次消失的临界磁场要比Fe/Cu（001）条纹到磁泡相变的临界磁场大,但条纹消失时临界面积比的数值对于不同条纹宽度基本不变；体系磁畴面积的不对称性在条纹开始依次消失后不再满足原来的线性关系；和磁场方向相反的磁畴宽度消失前在大磁场下基本是一个常数,对于不同宽度的条纹磁畴,零场的磁畴宽度和在大场下的最小磁畴宽度之间存在一个线性的关系。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 参考文献
  • 第二章 样品生长与测量仪器
  • 2.1 样品制备
  • 2.2 测量仪器
  • 2.2.1 磁光克尔效应（MOKE）
  • 2.2.2 旋转磁场磁光克尔效应（ROT-MOKE）
  • 2.2.3 自旋极化低能电子显微镜（SPLEEM）
  • 参考文献
  • 第三章 Fe/GaAs（001）体系面内单轴磁各向异性的体贡献
  • 3.1 前言
  • 3.2 实验
  • 3.3 实验结果和讨论
  • 3.4 结论
  • 参考文献
  • 第四章 Fe/MgO/GaAs（001）体系的面内磁各向异性
  • 4.1 前言
  • 4.2 实验
  • 4.3 实验结果和讨论
  • 4.4 结论
  • 参考文献
  • 第五章 FeMn/Co/Cu（001）体系的反铁磁序诱导的四度磁各向异性
  • 5.1 前言
  • 5.2 实验
  • 5.3 实验结果和讨论
  • 5.4 结论
  • 参考文献
  • 第六章 Fe/Ni双层膜中的条纹磁畴研究
  • 6.1 前言
  • 6.2 实验
  • 6.3 条纹磁畴随Fe薄膜厚度变化的研究
  • 6.4 室温下旋轮手性磁有序的实空间观察
  • 6.5 室温下螺旋手性磁有序的实空间观察
  • 6.6 条纹磁畴中的自旋倾斜
  • 6.7 手性磁有序的Monte Carlo模拟
  • 6.8 结论
  • 参考文献
  • 第七章 条纹磁畴在垂直磁场中演化的研究
  • 7.1 前言
  • 7.2 实验
  • 7.3 实验结果和讨论
  • 7.3.1 条纹磁畴在较小磁场中的演化
  • 7.3.2 条纹磁畴在较大磁场中的演化
  • 7.4 结论
  • 参考文献
  • 博士期间发表论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].眼见为实(上)：磁畴成像[J]. 物理 2020(04)
    • [2].眼见为实(下)：隐身之反铁磁畴[J]. 物理 2020(05)
    • [3].科学家首次绘制出3D磁畴图像[J]. 广西科学院学报 2010(04)
    • [4].磁畴的三维成像[J]. 科学观察 2011(02)
    • [5].基于磁光克尔效应的磁畴观测与处理系统[J]. 磁性材料及器件 2010(02)
    • [6].科学家首次绘制出3D磁畴图像[J]. 光机电信息 2010(12)
    • [7].科学家首次绘制出3D磁畴图像[J]. 创新科技 2010(12)
    • [8].电力变压器用磁畴细化高磁感取向硅钢产品差异研究[J]. 中国体视学与图像分析 2014(04)
    • [9].面内场对三类硬磁畴的影响[J]. 物理学报 2009(02)
    • [10].构建企业管理的“磁畴”[J]. 企业管理 2018(04)
    • [11].磁畴观察实验与研究[J]. 科学技术创新 2018(17)
    • [12].磁畴观测方法现状与展望[J]. 磁性材料及器件 2010(04)
    • [13].磁畴重排现象及其对剩磁法检验的影响[J]. 航空维修与工程 2017(06)
    • [14].为拓扑绝缘体穿上红磁畴[J]. 物理学进展 2017(03)
    • [15].激光刻痕细化取向硅钢磁畴的研究现状[J]. 钢铁研究学报 2010(02)
    • [16].应力对铁磁构件磁畴组织的影响[J]. 无损检测 2010(03)
    • [17].地磁场中应力对磁畴组织结构影响的试验研究[J]. 机械工程学报 2013(02)
    • [18].磁畴的观察方法[J]. 材料导报 2010(17)
    • [19].激光刻痕对取向硅钢铁损和磁畴的影响规律研究[J]. 功能材料 2016(02)
    • [20].磁泡材料中硬磁畴与物性的关系[J]. 河北师范大学学报(自然科学版) 2012(02)
    • [21].Tb_(0.3)Dy_(0.7)Fe_2合金磁畴偏转研究[J]. 物理学报 2012(16)
    • [22].弯曲与退火工艺对无取向硅钢组织和磁性能的影响[J]. 材料热处理学报 2018(05)
    • [23].Tb_(0.3)Dy_(0.7)Fe_2合金磁畴偏转的滞回特性研究[J]. 物理学报 2016(06)
    • [24].碳素结构钢拉伸时应力对磁畴组织的影响[J]. 理化检验(物理分册) 2012(11)
    • [25].磁记忆检测力-磁效应微观机理的试验研究[J]. 航空材料学报 2008(05)
    • [26].扫描探针显微镜对硬盘磁畴形态和表面形貌的研究[J]. 实验室研究与探索 2015(04)
    • [27].原子力显微镜原理及磁畴测量[J]. 河北北方学院学报(自然科学版) 2015(04)
    • [28].罩极式单相异步电动机“罩极”材料的研究[J]. 中国科技信息 2010(05)
    • [29].用自制的磁光克尔系统观测磁畴[J]. 材料导报 2010(10)
    • [30].基于电磁法的DC01钢应力检测研究[J]. 信息技术 2019(05)

    标签：;  ;  ;  ;  

    磁性超薄膜中的磁各向异性和磁畴结构
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5