一、各向异性对非对称薄膜中的自旋波的影响（论文文献综述）
李阳[1]（2021）在《磁性薄膜的动力学及拓扑材料的自旋输运研究》文中指出磁性纳米材料的磁动力学研究是磁学的一个重要方向。在基于磁矩翻转的自旋电子学器件中,磁弛豫过程决定了器件中磁矩翻转的快慢和临界驱动电流的大小。同时,自旋电子学的发展使得基于电子自旋的信息处理和存储器件成为可能,其中关键技术之一是自旋流的产生和探测。而这关键技术在材料学中涉及到自旋流和电荷流之间的相互转换。理解自旋流和电荷流之间的相互转换,对于探索基于纯自旋流的新型低功耗器件应用而言是至关重要的。本论文主要利用铁磁共振技术对磁性纳米薄膜的动力学进行了表征,包括阻尼常数的调控以及其各向异性行为的研究。同时利用分子束外延技术成功制备了拓扑材料——拓扑超导以及铁电Rashba半导体,并对其自旋输运特性做了详细表征。主要包括以下内容:1.利用铁磁共振技术表征了斜入射生长的Fe Ga薄膜的磁动力学特性。对于斜入射生长样品,其阻尼因子呈现各向异性行为,而这与考虑晶格拉伸的第一性原理计算结果相悖。通过共振线宽与外场角度的依赖关系,我们发现由薄膜缺陷引起的双磁振子散射在磁弛豫过程中同样起到重要的作用。由斜入射生长方式产生的单轴各向异性会诱导出两重双磁振子散射通道,其强度随着斜入射角度的增大而加强。同时磁晶各向异性也会影响出现简并磁振子的最大角度,造成了材料本身与晶轴相对应的四重双磁振子散射的变化。2.利用扫频转角铁磁共振对外延Fe和多晶Py薄膜进行了动力学研究。由于强各向异性场的存在,外场与磁化方向的非共线导致了磁拖曳效应的出现。而在铁磁共振测试中,这可以导致共振线宽与频率的非线性现象,从而形成内禀阻尼呈现各向异性的假象。在考虑磁拖曳效应的贡献后,共振线宽与频率的非线性行为可以完全被拟合。3.利用分子束外延技术成功制备了拓扑超导材料β-Pd Bi2以及Fe/β-Pd Bi2异质结。我们利用铁磁共振激发的自旋泵浦以及逆自旋霍尔效应表征了β-Pd Bi2室温下自旋输运参数,自旋霍尔角和自旋扩散长度分别为0.037和1.76 nm。其自旋流-电荷流转换效率比报道的常规超导体的值大一个数量级,与最好的重金属和拓扑绝缘体的值相当。此外,我们利用变温自旋泵浦测量发现,β-Pd Bi2所具备的自旋极化表面态可以和邻近铁磁层发生耦合,从而使铁磁层诱导出面内各向异性。耦合效应在低温下急剧增强,同时大大减弱β-Pd Bi2自旋流-电荷流有效转换效率。4.利用分子束外延技术成功制备了铁电Rashba半导体α-Ge Te。角分辨光电子能谱表明其同时具有体和表面Rashba态。我们发现α-Ge Te在室温下存在非互易电荷输运行为。结合能带结构测量和理论计算,非互易响应是由于巨大的体Rashba自旋劈裂引起的,而不是来源于表面Rashba态。值得注意的是,我们发现非互易响应的大小对温度表现出一种意想不到的非单调依赖关系。基于二阶自旋流-电荷流相互转换的扩展理论模型,建立起Rashba体系中非互易磁阻与电子自旋结构之间的关系。
张文君[2]（2021）在《FM/NM体系中界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用机理及调控》文中研究表明长期以来,微电子技术一直沿着摩尔定律迅速发展,并且致力于研究电子电荷的属性,通过电场对它的调控来实现信息的处理与传输。然而自旋却少有人研究。如今,为了满足集成化的要求,晶体管尺寸逐步缩小,因量子效应产生的漏电流及其引起的热效应使摩尔定律受到限制。于是人们开始对自旋进行研究,希望通过对自旋波振幅及相位的操纵来解决这一瓶颈,以实现一种低功耗的信号处理方案。因而研究自旋性质的学科-自旋电子学也应运而生。如今,自旋电子学已经发展成为一门独立且热门的学科,同时自旋电子器件在未来也有希望取代微电子器件引领信息技术的新潮流。近年来,该领域的研究热点之一是磁结构的拓扑属性,而且它被认为将成为下一代自旋电子器件的信息载体。斯格明子（skyrmion）就是一种具有拓扑保护特性的自旋结构,由于它的拓扑性质,其具备结构稳定、尺寸小、驱动阈值电流小等优点。因此,它被认为是一种具有高速度、高密度、低能耗等特点的自旋存储器件中的信息载体,引起了物理学界和电子学界的广泛关注。类似的磁畴壁（Domain Wall,DW）也是常用作存储或逻辑器件中的信息载体。以它们为载体的器件可以做到很小的尺寸,有希望解决集成度与能耗的矛盾。一般来说,诱导这种特殊自旋结构需要较大的Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）,于是,近几年DMI受到了人们广泛的关注和研究。这种DMI不仅可以促进非共线自旋排列,而且可以确定自旋结构的手性和动力学。并且DMI对于具有一定手性的斯格明子和磁畴壁结构的稳定具有很大的作用。除此之外,DMI可以通过自旋转移扭矩来驱动斯格明子和畴壁的运动。大的DMI还可以减小这些手性自旋结构的大小。因此深入研究DMI对基于斯格明子和磁畴壁的新型记忆存储设备和赛道内存（Racetrack Memories）的发展和提升具有重要意义。本论文主要通过自搭建的布里渊光散射系统来研究磁振子的动力学行为,进而研究Dzyaloshinslii-Moriya相互作用。主要内容概括如下:（1）布里渊光散射系统的搭建及优化我们根据资料及实验中的实际需求,搭建了所需的反向散射式-布里渊光散射（Brillouin light scattering,BLS）的外光路系统。该外搭光路系统去掉了测量光谱中的不可忽略的杂峰,并且实现了较强的光谱信号和较高的测量效率。除此之外,我们调试了布里渊光散射系统中的串联式法布里珀罗干涉仪与显微光路系统,使其处于最佳工作状态满足实验的各项要求,并介绍了其工作原理。布里渊光散射系统的搭建及优化是我们深入研究磁振子动力学和精确提取DMI强度的基础和关键。（2）不同缓冲层上Fe/Pt体系界面DMI及其动力学研究基于铁磁和具有强自旋轨道耦合的重金属之间可以诱导较强的界面DMI（interfacial Dzyaloshinskii-Moriya Interaction,i-DMI）,我们利用自搭建的 BLS研究了不同缓冲层MgO、Ta和SiO2上Fe/Pt体系i-DMI的大小,分别为0.439 mJ/m2、0.396mJ/m2和0.338mJ/m2,这表明i-DMI对于接触层较为敏感。铁磁共振（Ferromagnetic resonance,FMR）实验表明MgO缓冲层上生长的Fe具有良好的结晶质量和较为光滑的界面,从而导致更窄的FMR吸收峰、较小的吉尔伯特阻尼常数和较高的i-DMI能量。其次,X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）光谱显示了 Fe在MgO和Pt（Ta、SiO2）缓冲层上分别为（200）方向和（110）方向的择优取向,而MgO/Fe/Pt的i-DMI 比Pt/Fe/MgO增大约8%,这表明晶向对i-DMI的大小也有影响。选择合适的非磁性（nonmagnetic material,NM）层可以增强i-DMI的能量。这些研究为人们进一步分析、调控DMI奠定了理论基础,并对手性材料的探索提供了重要的参考价值。（3）FM/NM体系中界面DMI的多样化调控基于包括布里渊光散射和宽带铁磁共振实验的磁化动力学测量,我们证明了多种调控磁性薄膜中i-DMI的方法。首先我们发现具有DMI手性相反的重金属（Heavymetal,HM）层的堆叠可以显着增强i-DMI。即HM1/FM和HM2/FM诱导的i-DMI分别表现出相反的手性,反演堆叠后形成的三明治结构HM1/FM/HM2的i-DMI就会显着增强。第二,通过用氧化物（Oxide）覆盖HM/FM体系,可以大大提高i-DMI的强度。这是由FM/Oxide体系的界面电效应产生的强Rashba效应导致。第三,我们发现FM/Oxide界面的这种Rashba-DMI可以通过电场有效地调控。最后,我们证明应力可以有效地调控i-DMI,且i-DMI的强度随样品应变的增加呈线性增加。基于以上结果我们进一步推测,通过上面几种方法的结合,i-DMI可以有效地提高100%以上。除此之外,我们还发现,通过渐近分析法-引入铁磁共振的频率接近无穷大,得出旋磁比（γ）的渐近值,这样提取的i-DMI的强度更加准确。以上结果将有利于自旋电子学团队探索具有手性依赖性的新型器件,也将为基于手性的自旋电子学应用铺平道路。（4）对称性Au/[Fe/Au]n多层膜中界面DMI的调控根据传统的理论预言,DMI存在于对称性破缺的体系或结构中。然而,我们通过裁剪Au/Fe界面的DMI手性,在Au（4nm）/Fe（3nm）/Au（4nm）对称性结构中实现了较大的DMI。并且在对称性Au/[Fe/Au]n多层膜中通过改变堆叠数n实现了i-DMI 的调控。高分辨透射电子显微镜（High resolution transmission electron microscope,HRTEM）实验发现,由于晶格失配,Fe长在Au上时Fe的底部会产生较大的拉应力,这是导致DMI手性改变的原因。除此之外,我们通过第一性原理计算验证并解释了我们的实验结果,即应力导致了 Au/Fe界面中Au原子的自旋轨道耦合能符号的改变,从而使得Au/Fe界面的DMI手性由左手性变为右手性,进而在对称性结构中实现了较大的DMI。我们的发现提供了一种在多层膜体系中裁剪和调控i-DMI的最简单方法,并且进一步扩展了基于Skyrmion的自旋电子器件的应用。
宋承昆[3]（2021）在《磁斯格明子的动力学及在自旋电子学中的应用》文中研究说明磁斯格明子（skyrmion）作为一种具有拓扑性质的磁结构,相关研究不仅包括其基本的物理现象,例如skyrmion霍尔效应、本征激发等;同时研究人员也提出了多种基于skyrmion的自旋电子学器件,例如赛道存储器、自旋纳米振荡器、基于布朗运动的噪声计算器件等。然而,如何更高效地驱动skyrmion、消除skyrmion霍尔效应、以及如何基于skyrmion开发新型自旋电子学器件等问题依然有待解决。本论文主要使用微磁学模拟和实验方法,针对不同拓扑数类skyrmion结构的共振模式、skyrmion在电场和热噪声下的动力学,以及在自旋电子学中的应用等问题进行研究,得到以下结论:对于kπskyrmion（k=1,2,3）,k=1时对应典型skyrmion结构,其自旋波激发模式包含面内的顺时针和逆时针旋转模式,以及垂直方向的呼吸模式。在第三章中,我们发现随着k增大,面内旋转模式以及垂直呼吸模式的数量也随之增多。对于k=2,3,面内的顺时针模式和逆时针模式随着频率的增加交替出现。另外,我们发现外加垂直磁场不仅可以控制不同拓扑数kπskyrmion磁结构之间的相互转变,同时也能够调控共振模式和激发频率。电流作为驱动力时产生的焦耳热和skyrmion霍尔效应等限制了skyrmion在赛道存储器等自旋电子学器件中的应用。为了降低上述效应的影响,我们在第四章中提出将电场作为驱动力来研究antiskyrmion、skyrmionium和反铁磁skyrmion在微波电场或者电场梯度下的动力学。通过电场调控各向异性效应,antiskyrmion在垂直微波电场和水平磁场的共同作用下能够沿特定方向运动,其运动速度依赖于微波电场的振幅和频率,以及体系的阻尼和磁场大小。在某一特定方向的磁场下,antiskyrmion的霍尔效应消失且运动方向与磁场方向一致。另外,将拓扑数为零的skyrmionium和反铁磁skyrmion作为信息的载体也可以有效地避免skyrmion霍尔效应。通过电场控制各向异性效应产生一个各向异性梯度,skyrmionium和反铁磁skyrmion能够被一定范围的各向异性梯度驱动下沿梯度方向直线运动,而且运动速度随着各向异性梯度的增大而增大。我们也提出了几种skyrmion在自旋电子学器件中的应用及优化。在第五章,我们介绍了skyrmion的多通道赛道存储器、钉扎对skyrmion振荡器的影响以及基于skyrmion振荡器的混频器。在不同区域引入电压门,可以将赛道存储器分为多个通道。通过控制电流大小、电压控制各向异性大小以及不同电压门的开关状态（ON/OFF）不仅可以控制skyrmion在不同通道中运动,同时也能抑制skyrmion霍尔效应以及提高其运动速度。对于skyrmion振荡器,钉扎类型和形状会同时影响skyrmion在振荡器中的状态以及振荡频率。另外,类比传统的混频器,我们发现将skyrmion振荡器作为局域振荡器可以实现混频过程,即可以将输入的微波频率搬移到更高或者更低的频率。在自旋电子学器件的应用中应该尽量避免热效应对skyrmion成核、稳定性及可寻址性质等的影响。然而,skyrmion在热噪声下的运动可以应用到非传统的计算器件中。在第六章,我们研究了受限结构对称性与skyrmion数量之间的相称效应对skyrmion的排列及热扩散的影响。Skyrmion在受限结构中的排列和扩散高度依赖结构的对称性和skyrmion数量,即在低对称结构中,相称状态下skyrmion扩散对应的平均平方位移在一定时间内会达到饱和。我们也利用基于准粒子模型的分子动力学模拟证实了这种相称效应。
沈磊[4]（2021）在《氧化物薄膜与异质结生长及其磁光研究》文中研究指明由于自由度间存在强烈的相互作用,当材料的维度降低时,会出现丰富且奇特的物理性质。双钙钛矿氧化物Y2NiMnO6（YNMO）因其具有特殊的E*型反铁磁有序和磁诱导产生铁电性,在器件中的潜在应用价值而引起了关注。稀土石榴石铁氧体作为高温亚铁磁绝缘体,表现出由强自旋-轨道耦合引起的大的磁光效应和非常窄的铁磁共振线宽,是研究超快动力学的理想材料。稀土铁氧体氧化物薄膜中磁各向异性的调控,使得在自旋电子学器件领域有极大的研究前景。本论文内容分为五章,我们利用脉冲激光沉积技术生长出YNMO薄膜和Sm3Fe5O12（SmIG）薄膜,研究了氧压和界面工程对双钙钛矿YNMO薄膜的结构和磁性调控,亚铁磁石榴石SmIG薄膜磁各向异性的调控和CoFe/SmIG异质结的界面耦合的超快动力学研究,为未来高频器件的制备应用和科学研究提供了方法和方向。第一章,概述钙钛矿氧化物的基本知识和双钙钛矿氧化物的研究进展,并且对YNMO材料的研究情况进行了介绍。然后介绍稀土石榴石铁氧体氧化物的研究进展,包括稀土石榴石薄膜的磁各向异性调控和在超快自旋动力学领域的探索。第二章,对氧化物外延薄膜的生长工艺及调控,物性探测表征方法和时间分辨的磁光克尔测试系统的搭建进行了详细介绍。脉冲激光沉积技术（PLD）的原理,特点和生长因素调控最先进行了说明;其次在薄膜结构表征上介绍了X射线衍射（XRD）,倒易空间图（RSM）,拉曼光谱;在磁性质表征手段上介绍了超导量子干涉仪（SQUID）,和磁光克尔效应系统。在元素价态分析上介绍了X射线光电子能谱（XPS）;在吸收率和光学带隙获取上介绍了紫外可见近红外吸收光谱;最后介绍了时间分辨的磁光克尔效应系统的搭建。第三章,我们研究了 YNMO薄膜的生长及其结构与磁性的调控。对YNMO薄膜和异质结的生长过程进行介绍,并且通过改变生长氧压和界面工程（插入缓冲层）,研究了其对薄膜的结构和磁性的调控。生长氧压对晶体的结构产生明显影响,在高氧压下晶格常数越接近块体;同时在氧压和缓冲层的共同作用下,YNMO薄膜的磁性与块体相当。第四章,介绍SmIG薄膜的磁各向异性调控和CoFe/SmIG异质结的界面自旋耦合超快动力学研究。在这一章节中我们详细介绍了 SmIG薄膜的生长,并获得了高质量的外延薄膜。其次,我们通过改变衬底的晶体取向从（111）到（001）,我们发现薄膜的磁各向异性实现了从面内磁各向异性到面外磁各向异性的转变,且具有普适性,这为不同磁各向异性的获取提供了途径。最后,利用自主搭建的时间分辨磁光克尔效应（TR-MOKE）系统,探讨了界面自旋耦合和磁各向异性转变对CoFe/SmIG异质结光激发诱导自旋波的影响,发现异质结中自旋进动的频率和有效阻尼因子都可以通过SmIG薄膜的磁各向异性转变来操纵。这些发现为磁性薄膜和异质结中的自旋操纵提供了思路,推动高频自旋电子学器件的研究。第五章,总结本文的工作和下一步研究计划。首先,YNMO薄膜的超快磁光研究还未进行研究,其内部的超快动力学过程尚不清楚;其次,YNMO作为多铁材料,通过光学的手段对薄膜的磁电耦合研究非常有价值;SmIG薄膜的超快动力学的研究值得更进一步推进;最后,我们生长出Tm3Fe5O12薄膜,磁各向异性调控及其超快动力学需要深入的研究。
屈莉莉[5]（2021）在《低维锰/钌氧化物外延异质多层膜中自旋序及磁各向异性的调控》文中研究表明强关联过渡金属氧化物作为一类新型电子功能材料,长期以来因其内部多维度自由度间（自旋、电荷、轨道、晶格）强劲而稳健地耦合作用,赋予其极为丰富的物理内涵。其中庞磁阻锰氧化物家族作为一类高自旋半金属磁性材料,因在自旋电子学器件应用方面展示出的极大潜力,得到研究者的青睐。特别是在当前持续发展的界面工程与先进实验技术结合下,系列异质外延锰氧化物基关联多层膜、超晶格等低维全氧化物体系也因此得到了原子级精准构筑,这为低维物性调控与微观物理机制解理提供了良好的实验平台。基于其近邻界面处,多维自由度参量在空间、时域上更为复杂的纠缠作用,在异质界面处会产生大量有别于其块材的奇异物性与量子态,如高温超导、二维电子气、多铁耦合等,尤为突出的是其丰富的界面磁性更是为人工调控低维复杂氧化物自旋磁性结构带来无限可能并为发展多场调控与深入解理其物理内涵提供更多启示。然而长期以来锰氧化物体系因厚度降低与界、表面蜕化等使得并存的磁、电优异特性与功能性将受到“降崖式”抑制,难以满足实际应用需求。受启于二维本征铁磁体研究热潮并结合当前关联氧化物基功能材料实际应用受限的困境,我们在低维锰钌氧化物异质体系中开展了多种磁学性能诱导、优化与物理机制解理的研究,并在空间受限La0.67Ca0.33MnO3及La0.67Sr0.33MnO3等薄层的铁磁序增强、面内自旋重取向、层间耦合调控等方面取得了一些有趣进展。这种基于低维界面的物性调控与新型策略的开发将有望推动自旋电子学器件向后摩尔时代革新。本论文共包含以下七章内容。第一章首先简单介绍了钙钛矿型氧化物晶体构型与基本磁学物理属性。之后我们阐述了异质外延氧化物界面物理诱导与界面磁性多参量的调控。随后我们对近期低维关联过渡金属氧化物体系及二维本征铁磁体相关研究进展进行了回顾。最后简单总结了本章主要内容并列出了本文拟围绕低维锰/钌氧化物异质体系开展的研究计划。第二章简要介绍了文中外延薄膜制备方法与晶体结构表征、电磁性能测量手段。包括多晶靶材制备、薄膜沉积技术、X射线衍射与高分辨STEM显微学、吸收谱与光电子能谱以及低温磁、电物性测量设备。第三章基于前期实验基础,我们在La0.67Ca0.33MnO3/SrRuO3系列超晶格中借助界面电荷转移与近邻结构修饰,协同诱导出一种居里温度（TC）高达291 K的高温铁磁相,即使La0.67Ca0.33MnO3薄层厚度仅有4 u.c,其Tc仍能稳定在～285 K,并且这种增强的铁磁序依赖于异质结构的生长顺序。通过STEM微观结构分析、电子能谱表征以及理论计算,随后证实超晶格中高于其体材TC约30 K的高温铁磁相应源于电荷在两种锐利且非对称异质界面处（MnO2/SrO与La0.67Ca0.33O/RuO2）转移的差异及其伴生的B位离子位移“极化”对氧八面体畸变的抑制。原子尺度下这两种很少能协作的界面效应最终稳定了 La0.67Ca0.33MnO3薄层中的高温铁磁相。第四章在空间受限的[La0.67Ca0.33MnO3（1-6 u.c）/SrRuO3（2 u.c）]N超晶格中借助外延重复周期数N实现了对超薄层体系长程铁磁序的连续控制。通过连续增加N（1至15）,极限薄层超晶格的铁磁序（TC）会被持续增强并在高周期处出现饱和现象,最大调控范围可达133 K,同时1-3 u.c厚的La0.67Ca0.33MnO3系列超晶格的饱和TC仍接近室温。进一步的实验表明钌氧化物层的金属性以及厚度能显着影响极限薄层铁磁序的调控范围。初步认为受限体系中这种外延重复周期数N依赖的可调铁磁性可能来源于一种载流子辅助增强的类RKKY型层间铁磁耦合作用。第五章系统研究了超薄锰/钌氧化物超晶格中外延重复周期数N驱动的面内自旋重取向问题。在[La0.67Ca0.33MnO3（6 u.c）/SrRuO3（2u.c）]N超晶格体系中,当伴随外延周期数N（N=1-15）的增加,该体系易磁化轴取向将被逐步从[010]方向转至[100]方向,最大磁各向异性常数达-1.83x105erg/cm3。随后借助XAS谱及微观结构分析,发现这种面内易磁性轴的连续切换取决定于外延周期驱动的应变工程与轨道工程间的相互竞争。当N<3时,沿[010]轴的各向异性应变引起的轨道极化会导致[010]取向的易磁化轴。但随着外延周期N的增加,沿正交[100]方向上,Ru4dxz/dyz轨道与Mn 3dx2-y2轨道之间增强的杂化效应将会与应变效应形成竞争,最终引起LCMO薄层易磁化轴转至[100]方向。第六章本节细致分析了间隔层厚度与环境温度对低维LSMO基非对称双层磁性结构中层间交换耦合行为的影响及其应用拓展。在磁化翻转顺序确定的组分非对称（CaRu0.5Ti0.5O3/La0.67Sr0.33MnO3/CaRu0.5Ti0.5O3/La0.67Sr0.33Mn0.95Ru0.05O3/CaRu0.5Ti0.5O3）磁性结构中,随着中间间隔层厚度的增加,该组分非对称双层磁性结构中的层间耦合行为可以连续从铁磁耦合演变为反铁磁层间耦合随之度越为弱的铁磁层间耦合或去耦合,并保持广域的“步状”磁化行为,同时层间耦合强度强烈依赖于环境温度。第七章总结了本文主要研究内容及创新之处,并基于现有低维锰/钌氧化物界面磁性调控结果对后续人工反铁磁体原型器件设计及Si基器件、薄膜电磁催化性能等方面进行了展望。
周笑超[6]（2021）在《铁磁纳米结构中磁动力学的研究》文中研究说明近十数年来,随着自旋电子学中多种新物理和新效应的发现,以磁畴壁运动为特征的磁动力学研究逐渐趋向于朝着多物理效应的复杂多层膜体系发展,这一方面满足了现代电子信息技术追求工业化应用的需要,但另一方面也是建立健全不同体系中多场调控下的自旋动力学理论提出了迫切的需要,尤其是在人们研究重心转向复杂薄膜体系的当下,简单薄膜体系中磁畴壁研究等一些基本问题的空白亟待填补。在这样的背景下,本文主要研究了不同维度下简单薄膜体系中在多场调控下（外磁场、电场、各向异性场等）的特征磁畴结构和磁畴壁动力学,探索了单轴各向异性铁磁非晶薄膜中磁畴结构和磁畴壁运动以及磁性锯齿形纳米线中磁畴壁钉扎和运动的规律,并且对二维过渡金属硫族化合物/铁磁双层膜的新型垂直磁各向异性体系进行了一次成功的探索,为后续该体系内自旋相关器件的研究打下了坚实的材料基础。主要研究结果如下:1、突破了具有垂直各向异性的CoFeB薄膜体系的临界厚度,在2D MoSe2/CoFeB（3 nm）异质结构中获得了垂直磁各向异性。我们首先探索了溅射功率和退火工艺对高真空磁控溅射生长的CoFeB薄膜材料结构、阻尼和磁性的影响,并研究了溅射生长过程中面内诱导磁场对不同厚度CoFeB薄膜的磁性和磁各向异性的影响。在此之上,我们成功探索了在2D MoSe2/CoFeB双层膜体系中实现垂直磁各向异性（PMA）,填补了二维过渡金属硫族化合物/铁磁异质结中实现PMA的实验空白。通过元素分辨的XMCD测量技术我们研究了2D MoSe2/CoFeB界面诱导PMA的内在机制,指出了界面处3d磁性金属轨道角动量各向异性是导致PMA的直接原因,而进一步的分析表明界面原子d-d轨道杂化是导致3d金属轨道角动量产生各向异性的微观根源,基于此,我们预言2D WSe2/FM和2D WS2/FM两种体系中可能存在更强的PMA。同时,我们分析总结了 2D MoSe2/CoFeB双层膜体系中PMA随CoFeB组分和厚度的增强规律,为未来该异质结的制备指明了方向。值得注意的是,2D MoSe2/CoFeB双层膜中PMA临界厚度（tcr>3 nm）是传统PMA材料（tcr<1.5 nm）的两倍以上,而我们对MoSe2和Co的电子能带分析结果表明MoSe2在与CoFeB形成的异质结中具有自旋筛选的作用,以上众多优势使2D MoSe2/CoFeB双层膜具有成为主流自旋电子材料的潜力。2、在面内单轴磁各向异性的CoFeB薄膜体系中观察到了矩形磁畴,发现其相邻两边具有不同的磁畴壁类型,并揭示了两种磁畴壁的运动规律以及磁畴壁形态的变化规律。我们通过Kerr microscope和脉冲磁场系统研究了面内单轴磁各向异性CoFeB薄膜在面内脉冲磁场驱动下的翻转磁畴结构和自旋分布规律以及二维磁畴壁结构和运动特征。实验发现了在磁场与易轴平行时的特征矩形磁畴以及矩形磁畴壁运动,揭示了矩形磁畴壁相邻两边不同的磁畴壁类型（锯齿壁和直壁）和这两种类型磁畴壁在相同磁场下截然不同的运动规律,锯齿壁运动符合一维模型的线性预测其运动加速率μ=390 m s-1 mT1,稍高于铁磁单层膜纳米线中的加速率（≤300 ms-1 mT1）,而直壁则是钉扎体系内典型的爬行运动（Creep）符合爬行运动-1/4律的动力学描述。我们的实验研究表明这种同一体系内相同外场条件下的动力学差异来自于锯齿壁与磁钉扎特殊的相互作用关系使其在通过钉扎位时只发生锯齿形状的改变而其速度却可以不受钉扎的影响,从而实现（速度）无损通过,这一点实际上造成了锯齿壁处于无钉扎体系的事实,因而满足无钉扎条件下的线性运动关系。钉扎对于锯齿磁畴壁形状的影响在低磁场下尤为明显,但磁场过了某一个阈值后锯齿形状参数则仅仅取决于材料参数,我们的进一步的理论分析表明锯齿磁畴壁是体系各项静磁能相互竞争的平衡结果并给出了锯齿角的估算公式,与实验结果符合的很好。此外,宽条带中倾斜磁畴壁运动的研究揭示了一维模型的正比律关系中有效磁畴壁宽度Δeff的概念,指出了磁畴壁运动速度正比于运动方向上的Nee1磁矩翻转区域宽度,即μ∝Δeff=△/Sinθ其中Δ=（?）为本征磁畴壁宽度。我们的研究强调了面内易磁化薄膜中二维磁畴壁运动在磁畴壁基础研究中的重要意义,指出了在Dzyaloshinsky-Moriya Interaction效应之外面内磁各向异性场亦可导致非对称的磁畴壁动力学特征,这可能诱发人们对于非对称磁畴壁动力学来源问题的重新思考,同时对未来在二维体系内规范磁畴壁的运动尤其是锯齿磁畴壁的运动具有指导意义。3、在一维Zigzag纳米线的拐角处实现并观察到了磁畴壁钉扎,通过电学测量研究了其解钉扎和运动过程,发现了电流方向依赖性的单磁畴壁解钉扎的现象和原因。与二维磁畴壁运动不同,在准一维纳米线体系中磁畴壁的运动被严格束缚在纳米线内,此时磁畴壁的解钉扎和运动极大的依赖于纳米线的形状各向异性,在锯齿形纳米线中拐角处形状各向异性使其成为天然的磁畴壁钉扎位置,我们利用各向异性磁电阻效应在700 nm宽的双拐角Py锯齿纳米线中实验发现了电流方向依赖性的单磁畴壁解钉扎现象,即在同步解钉扎阈值电流密度之前一个较窄电流密度范围内（约6×1010 A m-2）极化电流仅能解钉扎一个拐角内的磁畴壁且该过程具有电流方向依赖性。通过模拟我们解析了这种单磁畴壁解钉扎的微磁学过程,揭示了其形成机制的两个关键因素:其一涡旋磁畴壁在拐角处钉扎势是空间非对称的且具有手性依赖性;其二极性涡旋磁畴壁的涡旋中心在电流作用下的马格努斯力（Magnus force）导致了涡旋壁钉扎势能量劈裂,进而造成两拐角中同手性涡旋壁解钉扎能产生差异。后者是单磁畴壁解钉扎的根本原因,而前者则是锯齿纳米线中发现的几种特殊的解钉扎和运动行为的直接原因,比如头对头分布和尾对尾分布中相反手性涡旋壁在能量和动力学上等价。此外我们的研究表明低阻尼体系中涡旋壁的呼吸运动将产生相当的自旋波耗散,可能是低阻尼体系涡旋壁运动的主要能量耗散模式。
陈倩[7]（2020）在《磁性薄膜中的自旋动力学研究》文中研究表明磁动力学过程的研究对基础物理的发展和自旋电子学器件性能的提高都有着重要意义。随着磁性材料结构和有效场分布的变化,磁矩的集体进动表现出多种多样的模式。这些丰富的磁动力学过程反应了磁性材料的磁动力学性质,并可通过多种手段进行调控。本论文系统研究了坡莫合金（permalloy,Py）铁磁连续薄膜及微纳米结构中的磁矩进动的各类模式,以及Nd基非磁材料-坡莫合金磁性异质结和磁性多层膜中磁动力学过程,主要的研究内容概括如下:1.坡莫合金薄膜中的各类自旋进动模式的形成条件和调控方式在观察到Py连续薄膜中垂直膜面的自旋驻波进动模式基础上,我们发现微量稀土（rare earth,RE）掺杂即可显着调控Py100-xREx（RE=Gd、Nd和Tb）薄膜中的静态和动态磁性。其中3 at.%的Nd掺杂即可导致Py-RE的交换系数有近44%的衰减;4 at.%的Tb掺入就能使Py-RE的Gilbert阻尼因子（α）增加至Py本征阻尼的12.5倍。通过设计具有不同尺寸和间距的Py微纳米矩形单元阵列,我们观察到了各类面内自旋驻波进动模式。结合理论拟合和微磁学模拟,我们发现具有不同模式数的面内自旋驻波的边界钉扎系数不同,取决于靠近边界处的磁矩的动态钉扎作用。2.Nd基非磁材料-坡莫合金磁性异质结中的磁动力学通过在Py连续薄膜上覆盖轻稀土Nd基非磁薄膜,我们成功实现对Py动态磁性的调控。在Py/Nd异质结中,Py薄膜的Gilbert阻尼因子随Nd覆盖层厚度的增加而先增加后趋于稳定,最大增量在Py本征阻尼的6倍以上。通过逆自旋霍尔效应测试和在界面插入非磁层Cu,我们证明了Py/Nd异质结中磁阻尼增量主要来自于界面作用。利用这种界面性质,通过在Cu纳米薄膜中掺杂Nd,可同时实现对Py/CuNd异质结界面状态和非磁层自旋轨道耦合的设计,进而有效调控了Py的磁阻尼。3.磁子阀结构中自旋层间传输及其调控通过设计Py/Cu/FeCoTb磁性多层膜结构,我们研究了两磁层的磁化取向对Py动态磁性的影响。结果显示,在两磁层静态交换耦合可以忽略不计的情况下,当相对磁化取向由面内平行状态（P）变为反平行状态（AP）时,层间相互作用和Py的磁阻尼都增大;在AP状态下的Gilbert阻尼因子是其在P状态下时的5倍;表明在AP状态下自旋信号在层间传输过程中受到的损耗更多,自旋弛豫更快。利用时间分辨磁光克尔效应技术,我们研究了磁子间相互作用和界面损耗对自旋阀中磁子传输的影响。通过比较Py/Cu/FeCo和Py/Cu/Py这两种自旋阀结构,我们证明磁子间的相互作用与其本征频率有关,本征频率接近的磁子间相互作用相对较小;通过研究有稀土插入层的Py/Tb/Cu/FeCo/Gd自旋阀结构,我们发现稀土插入层会增加自旋角动量在界面处的损耗,从而间接地减小两铁磁层中磁子的相互作用强度。这项研究对以磁子阀为基础的磁子器件的发展有重要的推动作用。
夏海艳[8]（2020）在《磁斯格明子动力学的微磁学模拟研究》文中研究指明磁斯格明子（magnetic skyrmion）是一种具有准粒子特性的拓扑自旋结构。这种新型的磁自旋结构由于空间尺寸较小和驱动其运动的临界电流密度较低,在下一代信息存储器和自旋电子学器件中有很大的应用潜力,如赛道存储器、微波探测器、逻辑门器件和自旋纳米振荡器等。有效可控地操纵skyrmion运动无论在理论研究方面还是在实际应用上都具有非常重要的物理意义。鉴于此,本论文主要采用微磁学模拟,尝试用多种方法调控skyrmion运动,并结合理论模型分析了模拟结果。论文的主要内容如下:首先,我们研究磁各向异性梯度对skyrmion运动的影响。通过在电极/磁性多层膜/斜坡绝缘层/电极结构中利用电压调控磁各向异性效应,在磁性层中产生磁各向异性梯度。结果发现,该磁各向异性梯度能够驱动skyrmion在磁性纳米条带中运动。随着磁各向异性梯度从-1.0×1010 J/m4增大到-8.0×1010 J/m4,skyrmion运动速度从0.1 m/s增大到23 m/s。磁各向异性梯度和平面内外磁场可以共同有效地调控skyrmion的运动方向和运动速度;skyrmion运动速度与磁性材料的阻尼系数成反比。基于Thiele方法,建立理论分析模型,其分析结果与微磁学模拟相吻合。其次,我们研究了磁性纳米带中槽口对2πskyrmion钉扎/脱钉扎作用的影响。结果表明凸槽口/凹槽口在磁性纳米带中分别能够产生能量势阱和能量势垒,其能量势阱和能量势垒主要来源于退磁能和DMI能量。从能量的角度,凸槽口/凹槽口均可以作为2πskyrmion钉扎点。为了研究2πskyrmion钉扎/脱钉扎的动态过程,我们采用自旋波驱动2πskyrmion运动。结果表明槽口类型,深度以及自旋波激发磁场频率和振幅对2πskyrmion动态钉扎过程均有影响。另外,我们研究了局域磁场对2πskyrmion钉扎/脱钉扎作用。我们先研究了反铁磁材料对2πskyrmion钉扎/脱钉扎作用。由于反铁磁材料在AFM/FM交界处能够诱导交换偏置场,从而使得AFM/FM交界区域可以作为钉扎点,其钉扎强度依赖于交换偏置场强度。反铁磁材料诱导的交换偏置场在磁性纳米带中可以产生能量势垒或势阱,其能量势垒或势阱主要来源于退磁能,DMI能量和交换偏置能。然后我们研究了磁性圆盘对2πskyrmion钉扎/脱钉扎的影响。研究表明磁性圆盘能够在磁性纳米条带中产生能量势阱,从而可以作为2πskyrmion钉扎点,其钉扎强度依赖于磁性圆盘直径。最后,我们采用微磁学模拟方法,首先研究了用电操控反铁磁skyrmion的写入,驱动以及读取过程。其次,基于Y-性纳米结构,我们实现了反铁磁skyrmion的复制,删除,或门和与门的功能性操控。其功能性操控时间为皮秒量级,有利于快速信息处理。实现该功能性操控的关键点在于Y-型纳米结构。在合适的Y-型纳米结构中,skyrmion和畴壁以可控地方式在纳米带中运动,而不会出现不理想的畴壁钉扎、消失甚至新畴壁的成核。最后,我们研究了反铁磁skyrmion链的运动。在一定范围内的电流密度作用下,skyrmion链的运动速度与电流密度成正比。
陈敏[9]（2020）在《涡旋磁振子的研究》文中研究说明自旋是电子的内禀物理属性,也是实现信息存储和数据处理最为重要的物理基元。传统上,利用自旋磁矩的翻转和进动来实现的数据存储和信息交换,由于调控手段的非局域化特点和高能耗缺陷,已经远远不能满足未来对信息功能器件超快、低能耗和高密度集成的需求。自旋波,作为磁有序的低能集体激发态,由于其GHz以上频段的高频性质、微纳米尺度的波长、和无焦尔发热的传播特性,成为了自旋信息存储、运算和传递的理想载体。作为磁有序系统的无能隙集体激发态,自旋波对应于磁性系统中携带一个量子自旋角动量（h）的玻色性元激发准粒子—磁振子（magnon）。然而,对于磁振子的调控和携带信息的读写,由于其微小的量子化自旋角动量和传播过程的指数阻尼衰减,效率和精确性成为了自旋波电子学未来应用面临的内禀困难。在本文中,我们通过Aharanov-Casher效应对交换自旋波引入轨道角动量（OAM）作为新的物理自由度来克服传统自旋波电子学的潜在隐患。一方面,自旋波可以携带任意大小的轨道角动量,形成拓扑非平庸的涡旋自旋波（twisted magnon）激发态;另一方面轨道角动量跟涡旋自旋波的拓扑核是紧密联系在一起的,而拓扑核是内禀的物理性质且不随系统Gilbert阻尼效应而衰减。涡旋自旋波的这些物理特性克服了传统自旋波的传播长度指数衰减和携带自旋角动量微小这两大内禀应用缺陷,具有重要的理论价值和可期的应用前景。在三维铁磁纳米波导管中,涡旋自旋波会以拓扑涡旋束流的方式传播,基于Aharanov-Casher效应,可以对涡旋自旋波轨道霍尔效应、旋磁效应以及传播性质进行电场调控,通过不同的干涉图样实现信息的有效传递。涡旋自旋波还可以存在于具有ψθ（2）旋转对称性的二维铁磁纳米圆盘中。它的空间构型和动力学演化模式所具有的拓扑性质可藉由自旋泵浦效应和逆自旋霍尔效应实现电学读取。进一步的,我们还给出了涡旋自旋波在不同铁磁纳米圆盘之间进行传递的特性。这些发现将为我们设计新的、基于拓扑自旋波的、高鲁棒性的和抗衰减的磁振子器件提供理论支持。
高扬[10]（2020）在《界面调制Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的布里渊光散射研究》文中研究指明磁斯格明子作为一种特殊的拓扑磁结构,由于其可以被自旋极化电流操控,并具备在超低电流密度下实现传输等独特优势,有望成为下一代自旋电子学器件的载体。产生斯格明子的根本物理作用是Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）。与海森堡交换作用不同,DMI让相邻自旋趋于具有手性选择的倾斜排布,从而可以形成斯格明子等拓扑磁结构。因此,寻找一种有效的研究方法实现DMI的调制就成为了亟待解决的问题。我们利用了界面DMI对界面波矢选择的静磁表面自旋波（MSSW）本征频率的影响,通过布里渊光散射（BLS）对磁性薄膜中的静磁表面波色散关系进行表征,实现了DMI的定量测试。结果表明,对于Pt/Co薄膜,衬底和非5d重金属缓冲层均可实现对界面DMI的调制。得到的主要创新性成果如下:1.在不具有5d重金属界面的FeNi薄膜中,利用BLS研究了不同衬底对FeNi薄膜的MSSW本征频率的影响,Stokes/anti-Stokes（S/AS）峰强比与外磁场、自旋波波矢以及衬底的介电常数的依赖关系。发现S/AS峰强比随着面内磁场的减小和波矢量的增加而增加,同时,峰强比与衬底的介电常数成正相关的关系。并未在相反波矢下发现明显的本征频率偏移,即在该体系中不存在界面DMI。2.在Pt/Co薄膜中,Pt层5d电子和Co层中的3d电子之间的自旋轨道耦合会引入DMI。在该体系中我们通过使用不同的非重金属衬底（Sub）改变了Co/Sub界面,利用BLS研究了该体系中的MSSW本征频率随波矢的色散关系,发现衬底的改变可以使该体系的界面DMI发生变化。通过分析斯托克斯和反斯托克斯峰的色散关系可以得知,DMI的变化仍然来源于Pt/Co界面自旋轨道耦合,而非衬底界面。3.在Pt/Co/Si薄膜的Co/Si界面之间引入不同厚度t的非重金属Cu缓冲层,发现DMI的强度D随着Cu厚度从2 nm增加至8 nm,D从306.9μJ/m2增加至620.7μJ/m2。进一步分析表明,DMI的变化仍然来源于Cu缓冲层对Pt/Co界面自旋轨道耦合的调制,而非Co/Cu界面。本文提供了一种利用非重金属界面调控DMI的方法,研究结果可能对界面DMI调控斯格明子有一定的借鉴价值。
二、各向异性对非对称薄膜中的自旋波的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、各向异性对非对称薄膜中的自旋波的影响（论文提纲范文）
（1）磁性薄膜的动力学及拓扑材料的自旋输运研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 磁性纳米薄膜 |
| 1.2 自旋电子学研究现状 |
| 1.3 本论文课题的提出、内容及意义 |
| 第2章 磁性材料动力学的物理基础 |
| 2.1 磁性体系中的能量 |
| 2.1.1 交换作用能 |
| 2.1.2 磁各向异性能 |
| 2.1.3 退磁能 |
| 2.1.4 塞曼能 |
| 2.2 磁动力学及磁性弛豫 |
| 2.2.1 磁动力学方程 |
| 2.2.2 内禀Gilbert阻尼 |
| 2.2.3 外禀阻尼贡献 |
| 2.2.4 铁磁共振中的共振频率及线宽 |
| 2.3 自旋流的产生与探测 |
| 2.3.1 自旋霍尔效应及逆自旋霍尔效应 |
| 2.3.2 自旋泵浦效应 |
| 2.3.3 量子材料中自旋流-电荷流相互转换 |
| 第3章 实验设备与基本原理 |
| 3.1 薄膜生长及结构表征 |
| 3.1.1 分子束外延系统 |
| 3.1.2 低能电子衍射仪 |
| 3.2 磁光克尔效应 |
| 3.3 铁磁共振原理及搭建 |
| 3.3.1 基于矢量网络分析仪的铁磁共振系统非原位搭建 |
| 3.3.2 原位频率可调铁磁共振谱仪研制 |
| 3.3.3 逆自旋霍尔电压测试 |
| 3.4 角分辨光电子能谱(ARPES) |
| 第4章 斜入射生长调控FeGa非Gilbert阻尼 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 样品制备与表征 |
| 4.3 FeGa薄膜的铁磁共振结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 磁拖曳效应诱导的各向异性阻尼 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 样品制备与表征 |
| 5.3 不同磁各向异性样品中磁拖曳效应的对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 拓扑超导体β-PdBi_2的自旋流-电荷流转换研究 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 Fe/β-PdBi_2异质结制备与表征 |
| 6.3 室温下Fe/β-PdBi_2铁磁共振和逆自旋霍尔测量 |
| 6.4 变温逆自旋霍尔测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 铁电Rashba半导体α-GeTe的生长以及输运研究 |
| 7.1 研究背景 |
| 7.2 α-GeTe薄膜制备 |
| 7.3 α-GeTe输运测试结果及讨论 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 结论和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）FM/NM体系中界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用机理及调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 静磁学基础知识 |
| 1.2.1 磁性 |
| 1.2.2 静磁能 |
| 1.3 磁化强度动力学行为 |
| 1.3.1 一致进动 |
| 1.3.2 自旋波的模式 |
| 1.3.3 自旋波的色散关系 |
| 1.4 Dzyaloshinskii-Moriya相互作用 |
| 1.5 本论文的主要研究内容和章节安排 |
| 参考文献 |
| 第2章 样品制备技术和表征方法 |
| 2.1 样品制备 |
| 2.1.1 磁控溅射沉积技术 |
| 2.1.2 光学曝光 |
| 2.1.3 离子束刻蚀 |
| 2.2 物性表征 |
| 2.2.1 台阶仪 |
| 2.2.2 X射线衍射 |
| 2.2.3 超导量子干涉仪 |
| 2.2.4 自旋塞贝克测量系统 |
| 2.2.5 自搭建铁磁共振测量系统 |
| 2.2.6 透射电子显微镜 |
| 参考文献 |
| 第3章 布里渊光散射原理、搭建及应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光散射 |
| 3.2.1 拉曼散射 |
| 3.2.2 布里渊散射 |
| 3.3 布里渊光散射装置 |
| 3.3.1 串联法布里珀罗干涉仪 |
| 3.3.2 自搭建外光路系统 |
| 3.4 布里渊光散射应用 |
| 参考文献 |
| 第4章 不同缓冲层上Fe/Pt体系界面DMI及动力学行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品的制备与测量 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 不同buffer层上Fe/Pt体系i-DMI的大小 |
| 4.3.2 不同buffer层上Fe/Pt体系的动力学弛豫研究 |
| 4.3.3 晶向对i-DMI的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 FM/NM体系中界面DMI的多样化调控 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品的制备与测量 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 宽带FMR测量及参数精确拟合 |
| 5.3.2 手性对i-DMI的影响 |
| 5.3.3 氧化物覆盖层对i-DMI的增强 |
| 5.3.4 电场对i-DMI的调控 |
| 5.3.5 应力对i-DMI的调控 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 对称性Au/[Fe/Au]_n多层膜中界面DMI的调控 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 样品的制备与测量 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 界面DMI手性的操控 |
| 6.3.2 对称性Au/[Fe/Au]_n多层膜中i-DMI的可调性 |
| 6.3.3 Au/Fe和Fe/Au体系的界面性质 |
| 6.3.4 对称性Au/Fe/Au三层膜的微结构及DMI机理 |
| 6.3.5 理论计算与解释 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 本论文的特色与创新 |
| 7.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间发表的论文 |
| 参加的学术会议 |
| 附两篇已发表论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）磁斯格明子的动力学及在自旋电子学中的应用（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 自旋电子学基础 |
| 1.1.1 GMR效应及应用 |
| 1.1.2 TMR效应 |
| 1.1.3 STT效应 |
| 1.1.4 自旋轨道耦合 |
| 1.1.5 电压控制磁性效应 |
| 1.2 磁斯格明子 |
| 1.2.1 Skyrmion的形成和稳定 |
| 1.2.2 Skyrmion的粒子性质和本征激发 |
| 1.2.3 skyrmion自旋电子学器件 |
| 1.3 本论文研究内容 |
| 第二章 微磁学理论 |
| 2.1 微磁学理论基础 |
| 2.1.1 交换能 |
| 2.1.2 磁晶各向异性能 |
| 2.1.3 塞曼能 |
| 2.1.4 退磁能 |
| 2.1.5 DMI能 |
| 2.2 微磁学分析 |
| 2.2.1 静态微磁学 |
| 2.2.2 自旋动力学 |
| 2.2.3 电流产生的自旋矩 |
| 2.2.4 skyrmion动力学方程 |
| 2.3 数值微磁学 |
| 第三章kπ skyrmion的自旋波激发 |
| 3.1 微磁学模型及参数 |
| 3.2 磁场对kπ skyrmion静态磁结构的影响 |
| 3.3 磁场对kπ skyrmion自旋波激发的调控 |
| 3.4 零场下kπ skyrmion的共振模式 |
| 3.5 kπ skyrmion共振频率与磁场的关系及特定频率下的微波响应 |
| 3.6 本章总结 |
| 第四章 电场对skyrmion运动的调控 |
| 4.1 Antiskyrmion在微波电场下的运动 |
| 4.1.1 微磁学模型及参数 |
| 4.1.2 Antiskyrmion和skyrmion运动比较 |
| 4.1.3 Antiskyrmion的运动 |
| 4.1.4 磁场方向依赖的antiskyrmion霍尔效应 |
| 4.1.5 小结 |
| 4.2 电场梯度驱动skyrmionium运动 |
| 4.2.1 微磁学模型及参数 |
| 4.2.2 Skyrmionium的稳定性 |
| 4.2.3 Skyrmionium的动力学 |
| 4.2.4 小结 |
| 4.3 电场梯度驱动的反铁磁skyrmion运动 |
| 4.3.1 微磁学模型和参数 |
| 4.3.2 反铁磁skyrmion稳定性 |
| 4.3.3 反铁磁skyrmion动力学 |
| 4.3.4 小结 |
| 4.4 本章总结 |
| 第五章 Skyrmion在自旋电子学器件中的应用 |
| 5.1 基于skyrmion的多通道赛道存储器 |
| 5.1.1 微磁学模型与参数 |
| 5.1.2 Skyrmion的三种运动状态 |
| 5.1.3 Gate-1 为ON时skyrmion的动力学 |
| 5.1.4 Gate-2 或Gate-3 为ON时skyrmion的运动 |
| 5.1.5 小结 |
| 5.2 纳米圆盘中钉扎与skyrmion的相互作用及对振荡器的影响 |
| 5.2.1 微磁学模型和参数 |
| 5.2.2 圆形点钉扎对skyrmion的影响 |
| 5.2.3 环形钉扎对skyrmion的影响 |
| 5.2.4 小结 |
| 5.3 基于skyrmion的混频器 |
| 5.3.1 微磁学模型和参数 |
| 5.3.2 温度对skyrmion混频器的影响 |
| 5.3.3 输入信号2的频率f2对输出信号的影响 |
| 5.3.4 输入信号2的振幅对输出信号的影响 |
| 5.3.5 Skyrmion振荡器对输出信号的影响 |
| 5.3.6 小结 |
| 5.4 本章总结 |
| 第六章 Skyrmion在几何受限结构中的热动力学 |
| 6.1 样品制备及表征 |
| 6.2 Skyrmion的产生和稳定 |
| 6.3 磁场对单个skyrmion扩散的影响 |
| 6.4 Skyrmion在圆结构中的扩散 |
| 6.5 Skyrmion在三角形结构中的扩散 |
| 6.6 Skyrmion在条带中的扩散 |
| 6.7 Skyrmion在正方形结构中的扩散 |
| 6.8 本章总结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（4）氧化物薄膜与异质结生长及其磁光研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钙钛矿氧化物概述 |
| 1.2.1 钙钛矿氧化物的晶体结构 |
| 1.2.2 稀土钙钛矿锰氧化物的晶体结构 |
| 1.2.3 超交换相互作用与双交换相互作用 |
| 1.2.4 稀土钙钛矿锰氧化物的磁结构 |
| 1.3 双钙钛矿氧化物概述 |
| 1.3.1 双钙钛矿氧化物结构 |
| 1.3.2 双钙钛矿氧化物R_2NiMnO_6研究进展 |
| 1.3.3 双钙钛矿氧化物Y_2NiMnO_6研究进展 |
| 1.4 稀土石榴石铁氧体的研究进展 |
| 1.4.1 稀土石榴石铁氧体的科学价值与应用价值 |
| 1.4.2 稀土石榴石铁氧体的晶体结构与磁结构 |
| 1.4.3 稀土石榴石铁氧体薄膜磁各向异性的研究 |
| 1.5 稀土石榴石铁氧体薄膜的超快自旋动力学研究 |
| 1.6 本论文研究计划 |
| 参考文献 |
| 第二章 薄膜生长和表征技术介绍及超快磁光系统搭建 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 薄膜制备技术 |
| 2.2.1 脉冲激光沉积基本原理 |
| 2.2.2 脉冲激光沉积系统 |
| 2.2.3 生长因素调控 |
| 2.3 薄膜表征技术 |
| 2.3.1 X射线衍射分析 |
| 2.3.2 倒易空间图(RSM) |
| 2.3.3 拉曼光谱 |
| 2.3.4 磁性表征 |
| 2.3.5 X射线光电子能谱 |
| 2.3.6 紫外可见光近红外吸收光谱 |
| 2.4 时间分辨的磁光克尔效应系统搭建 |
| 2.4.1 泵浦探测技术 |
| 2.4.2 时间分辨超快泵浦探测系统总体设计 |
| 2.4.3 飞秒激光光源 |
| 2.4.4 位移平台控制与软件编写 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 双钙钛矿Y_2NiMnO_6薄膜与异质结的生长及磁性调控研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 YNMO多晶靶材制备和基本表征 |
| 3.3 YNMO薄膜与异质结生长 |
| 3.4 YNMO薄膜与异质结的结构与磁性调控 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Sm_3Fe_5O_(12)薄膜磁各向异性调控及CoFe/Sm_3Fe_5O_(12)异质结界面耦合的超快磁光研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Sm_3Fe_5O_(12)的研究进展 |
| 4.3 Sm_3Fe_5O_(12)多晶靶材制备和基本表征 |
| 4.4 Sm_3Fe_5O_(12)薄膜生长与应力调控 |
| 4.5 Sm_3Fe_5O_(12)薄膜磁各向异性调控及CoFe/Sm_3Fe_5O_(12)异质结界面耦合的超快磁光研究 |
| 4.5.1 Sm_3Fe_5O_(12)薄膜磁各向异性调控 |
| 4.5.2 CoFe/Sm_3Fe_5O_(12)异质结界面耦合的超快磁光研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文和取得的其他成果 |
（5）低维锰/钌氧化物外延异质多层膜中自旋序及磁各向异性的调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钙钛矿氧化物晶体构型与基本磁学物理属性 |
| 1.2.1 钙钛矿氧化物晶体基本构型 |
| 1.2.2 钙钛矿氧化物中常见晶格畸变模式 |
| 1.2.2.1 氧八面体协同倾转畸变 |
| 1.2.2.2 Jahn-Teller晶格畸变与电子组态 |
| 1.2.2.3 B位离子自发极化位移畸变 |
| 1.2.3 钙钛矿关联氧化物中基本的磁关联交换模型 |
| 1.2.4 钙钛矿关联氧化物中的磁各向异性调控 |
| 1.3 钙钛矿过渡金属氧化物中的“死层”效应与界面磁性调控 |
| 1.3.1 界面结构近邻耦合 |
| 1.3.2 界面电荷转移 |
| 1.3.3 界面自旋轨道重构 |
| 1.3.4 界面几何结构与交换相互作用 |
| 1.3.5 界面载流子限域 |
| 1.4 低维磁性薄膜材料中的层间耦合与典型极限薄层研究进展 |
| 1.4.1 全钙钛矿氧化物人工反铁磁体层间耦合研究进展 |
| 1.4.2 二维本征铁磁体研究进展启示 |
| 1.4.3 钙钛矿过渡金属氧化物极限薄层研究进展 |
| 1.5 本文拟开展研究工作计划 |
| 1.5.1 基于锰/钌氧化物异质界面,探究锰氧化物极限薄层磁学与轨道物理 |
| 1.5.2 钙钛矿型人工反铁磁体层间耦合的多参量调控与室温原型器件初探 |
| 1.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第二章 样品制备与表征方法 |
| 2.1 陶瓷靶材的合成 |
| 2.2 外延单晶薄膜的制备 |
| 2.3 外延单晶薄膜的结构表征 |
| 2.3.1 X射线衍射 |
| 2.3.2 X射线倒易空间图 |
| 2.3.2.1 倒易空间与实空间 |
| 2.3.3.2 外延异质薄膜中的倒易图与结构分析 |
| 2.4 外延薄膜原子级微结构表征-扫描透射电子显微学 |
| 2.5 外延薄膜样品中特征元素的电子结构组态光谱学表征 |
| 2.5.1 X射线吸收谱 |
| 2.5.2 X射线光电子谱 |
| 2.6 外延薄膜电、磁性能的表征 |
| 2.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中的高温铁磁相物理起源探究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 固相靶材及外延薄膜的制备及表征手段 |
| 3.2.1 陶瓷靶材的制备 |
| 3.2.2 超晶格与单晶薄膜的制备 |
| 3.2.3 超晶格与单晶薄膜的结构表征 |
| 3.2.4 X-射线光电子能谱 |
| 3.2.5 磁性和电性能测量 |
| 3.2.6 密度泛函理论+动力学平均场理论(DFT+DMFT)计算方法 |
| 3.3 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中的高温铁磁相诱导 |
| 3.4 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中本征存在的微观非对称界面 |
| 3.5 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中的高温铁磁相物理起源分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 受限La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中外延周期数依赖的可调铁磁序 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 陶瓷靶材及薄膜样品的制备及表征方法 |
| 4.2.1 陶瓷靶材的制备 |
| 4.2.2 外延异质多层膜的制备与表征测试 |
| 4.3 [La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格结构与磁电性能表征 |
| 4.3.1 [La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格异质结构表征 |
| 4.3.2 外延周期N引起的[La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格铁磁序演变 |
| 4.3.3 厚度引起的[La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格中可调铁磁序的演变 |
| 4.3.4 [La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格中电子结构组态随外延周期的演变 |
| 4.4 受限La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中周期数可调铁磁序演化机制 |
| 4.5 [La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/ARuO_3]_(10)系列超晶格的磁性“死层”厚度边界 |
| 4.6 外延周期数关联磁性“剪裁”模型的潜在意义 |
| 4.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 锰/钌氧化物超晶格中外延重复周期数调制的磁各向异性演化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 陶瓷靶材及薄膜样品的制备及表征 |
| 5.2.1 陶瓷靶材的制备 |
| 5.2.2 外延异质超晶格薄膜实验制备与性能表征方法 |
| 5.3 外延La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格的结构分析 |
| 5.4 外延La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格磁各向异性与外延周期数的依赖关系 |
| 5.5 外延La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格电子轨道组态随外延周期数的演化 |
| 5.6 外延La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格周期数可控磁各向异性起源 |
| 5.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3基非对称磁性结构中的层间耦合行为调控 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 陶瓷靶材及薄膜样品的制备及实验表征 |
| 6.2.1 陶瓷靶材的制备 |
| 6.2.2 外延异质多层膜的制备与测试 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 外延氧化物薄膜晶体结构表征 |
| 6.3.2 LSMO基单晶薄膜矫顽力增强与磁性基态表征 |
| 6.3.3 非对称磁性结构中反铁磁层间耦合效应的调控 |
| 6.3.4 非对称磁性结构中层间交换耦合与CRTO间隔层的依赖关系 |
| 6.3.5 非对称磁性结构中层间耦合行为依赖的磁化翻转进程演变 |
| 6.3.6 非对称双层磁性结构中的磁化翻转行为延伸 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本论文内容小结 |
| 7.2 本研究论文创新点 |
| 7.3 研究内容展望 |
| 7.3.1 低维全氧化物人工反铁磁体多参量优化与应用展望 |
| 7.3.2 Si基低维全氧化物外延薄膜制备与性能调控展望 |
| 7.3.3 钌氧化物基薄膜电、磁催化应用展望 |
| 7.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术成果与获奖情况 |
| 致谢 |
（6）铁磁纳米结构中磁动力学的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 背景介绍 |
| 1.1.1 自旋电子学的兴起和发展 |
| 1.1.2 磁性存储技术的发展 |
| 1.1.3 磁畴壁逻辑器件的发展现状 |
| 1.2 磁介质中基本概念 |
| 1.2.1 磁性连续介质中各能量模型 |
| 1.2.2 磁畴和磁畴壁 |
| 1.2.3 垂直磁各向异性(PMA) |
| 1.3 磁畴壁动力学理论基础 |
| 1.3.1 LLG方程 |
| 1.3.2 磁畴壁运动的一维模型(1D model) |
| 1.3.3 STT效应和极化电流驱动磁畴壁运动的理论模型 |
| 本论文主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验仪器和研究方法 |
| 2.1 样品制备方法 |
| 2.1.1 磁控溅射 |
| 2.1.2 分子束外延(MBE) |
| 2.1.3 微结构加工技术 |
| 2.2 形貌和磁性表征 |
| 2.2.1 原子力显微镜和磁力显微镜(AFM/MFM) |
| 2.2.2 振动样品磁强计(VSM) |
| 2.2.3 铁磁共振(FMR) |
| 2.2.4 X射线磁性圆二色(XMCD) |
| 2.3 磁光克尔仪 |
| 2.3.1 磁光克尔效应(MOKE) |
| 2.3.2 水平磁光克尔仪(LMOKE) |
| 2.4 运动磁畴壁的测量 |
| 2.4.1 克尔显微仪 |
| 2.4.2 脉冲磁场 |
| 2.4.3 磁畴壁位移测量方法 |
| 2.4.4 磁畴壁运动的电学测量 |
| 2.5 微磁学模拟基础 |
| 2.5.1 微磁学模拟和计算 |
| 2.5.2 Mumax能量模型浅析 |
| 参考文献 |
| 第三章 CoFeB薄膜的制备和2D MoSe_2/CoFeB界面诱导的垂直磁各向异性 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 CoFeB磁性非晶薄膜的生长和影响因素 |
| 3.2.1 溅射功率对不同组分CoFeB磁性非晶薄膜生长的影响 |
| 3.2.2 退火对于CoFeB薄膜性质的影响 |
| 3.2.3 面内诱导场生长的不同厚度CoFeB薄膜磁性和磁各向异性 |
| 3.3 石墨化SiC基底上MoSe_2/CFB双层膜的制备和表征 |
| 3.3.1 石墨化SiC基底上MoSe_2/CFB双层膜的制备和表征 |
| 3.3.2 2D MoSe_2/CFB双层膜的XMCD磁滞回线和磁各向异性 |
| 3.4 MoSe_2/CFB界面诱导的垂直磁各向异性来源 |
| 3.4.1 界面各向异性轨道角动量的XMCD分析 |
| 3.4.2 界面PMA的微观根源——界面轨道杂化 |
| 3.4.3 界面能带匹配的第一性原理计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 面内磁各向异性CoFeB薄膜中的二维磁畴和磁畴壁运动 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 单轴磁各向异性CoFeB薄膜中的磁畴结构和磁场调控 |
| 4.2.1 CoFeB薄膜中面内矩形磁畴的形成条件 |
| 4.2.2 非平行磁场中的磁畴结构演变规律 |
| 4.3 矩形磁畴中的静态磁畴壁自旋分布特性 |
| 4.3.1 锯齿磁畴壁的结构特性的统计分析 |
| 4.3.2 锯齿磁畴壁的磁矩分布和能量模型 |
| 4.3.3 CoFeB薄膜中锯齿角的薄膜厚度依赖性 |
| 4.4 面内磁畴壁速度的磁场强度运动特性 |
| 4.4.1 面内矩形磁畴在平行磁场下的磁场强度依赖关系及理论模型 |
| 4.4.2 二维平面内的一维理论模型 |
| 4.5 磁场驱动CoFeB条带中倾斜的180°奈尔磁畴壁运动 |
| 4.5.1 CoFeB宽条带中倾斜磁畴壁的运动特征 |
| 4.5.2 磁性宽条带中倾斜180°Néel壁的微磁学模拟 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Zigzag铁磁纳米线中磁畴壁解钉扎和脉冲电流诱导的磁畴壁运动 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 两拐角Zigzag Ni_(80)Fe_(20)(Py)纳米线中电流诱导的磁畴壁运动 |
| 5.2.1 两拐角锯齿形纳米线中的磁电阻和微磁模拟 |
| 5.2.2 两拐角锯齿纳米线中电流驱动的非同步磁畴壁解钉扎 |
| 5.2.3 非同步磁畴壁解钉扎微磁解析 |
| 5.2.4 马格努斯力对于拐角涡旋壁钉扎的异化 |
| 5.2.5 不同张角锯齿纳米线中磁畴壁的解钉扎行为 |
| 5.3 涡旋磁畴壁的耗散运动 |
| 5.3.1 阻尼对于磁畴壁运动的影响 |
| 5.3.2 磁畴壁运动的阻尼耗散和自旋波耗散 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 工作总结与展望 |
| 博士期间已发表和待发表的学术论文 |
| 致谢 |
（7）磁性薄膜中的自旋动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状和动机 |
| 1.3 基本概念及理论 |
| 1.3.1 自发磁化的交换作用理论 |
| 1.3.2 铁磁薄膜中的能量 |
| 1.3.3 磁化动力学过程 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 基本方法及原理 |
| 2.1 薄膜的制备 |
| 2.1.1 磁控溅射 |
| 2.1.2 电子束蒸发 |
| 2.1.3 微纳加工技术 |
| 2.2 厚度和结构表征 |
| 2.2.1 X射线衍射(X-ray diffraction, XRD) |
| 2.2.2 扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)及X射线能谱仪(energydispersive X-ray detector,EDX) |
| 2.2.3 透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM) |
| 2.3 物性测量 |
| 2.3.1 振动样品磁强计(vibrating sample magnetometer, VSM) |
| 2.3.2 X射线磁圆二色(X-ray magnetic circular dichroism, XMCD) |
| 2.3.3 铁磁共振技术(ferromagnetic resonance, FMR) |
| 2.3.4 时间分辨磁光克尔效应(time-resolved magneto-optical Kerr effect, TRMOKE)测量系统 |
| 2.4 OOMMF微磁学模拟(object oriented micro-magnetic framework,OOMMF) |
| 2.4.1 理论基础 |
| 2.4.2 三维模拟标准子类 |
| 2.4.3 频谱分析 |
| 参考文献 |
| 第三章 坡莫合金薄膜中的非一致自旋进动模式研究 |
| 3.1 坡莫合金连续薄膜中自旋的一致进动 |
| 3.1.1 坡莫合金薄膜样品的制备和表征 |
| 3.1.2 磁矩进动过程的铁磁共振研究 |
| 3.2 稀土掺杂坡莫合金连续膜法向的非一致进动 |
| 3.2.1 沿膜厚方向非一致进动(PSSW)的形成条件 |
| 3.2.2 稀土掺杂对坡莫合金静态磁性的调控 |
| 3.2.3 稀土掺杂坡莫合金中PSSW的研究 |
| 3.2.4 稀土掺杂对坡莫合金磁动力学阻尼因子的调控 |
| 3.3 铁磁微纳米阵列中的自旋进动模式 |
| 3.3.1 铁磁微纳米阵列的制备及其磁动力学探测技术 |
| 3.3.2 铁磁微纳米阵列中的自旋进动模式及其钉扎系数 |
| 3.3.3 微磁学模拟 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Nd基覆盖层对坡莫合金薄膜自旋弛豫过程的调控 |
| 4.1 Py/Nd异质结中自旋弛豫过程的研究 |
| 4.1.1 样品的制备和表征 |
| 4.1.2 自旋弛豫过程的铁磁共振研究 |
| 4.1.3 非磁层中自旋流的逆自旋霍尔效应检测 |
| 4.1.4 界面Cu插入层对自旋弛豫的影响 |
| 4.2 非磁层Nd掺杂对Py/Cu_(1-x)Nd_x结构中自旋弛豫的调控 |
| 4.2.1 样品的制备和表征 |
| 4.2.2 Nd掺杂浓度对自旋弛豫的影响 |
| 4.2.3 Cu_(1-x)Nd_x厚度对自旋弛豫的影响 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 磁子阀结构中自旋层间传输及其调控 |
| 5.1 相对磁化取向对磁性多层膜磁动力学过程的影响 |
| 5.1.1 Tb掺杂对FeCo薄膜磁性的调控 |
| 5.1.2 Cu层厚度对层间耦合的调节 |
| 5.1.3 不同面内磁化取向下的动态磁性改变 |
| 5.2 自旋层间传输的超快磁动力学研究 |
| 5.2.1 样品制备和主要测试方法 |
| 5.2.2 Py/Cu/FeCo结构中自旋的层间传输 |
| 5.2.3 Py/Cu/Py结构中自旋的层间传输 |
| 5.2.4 稀土插层对自旋层间传输的影响 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 工作总结与展望 |
| 博士期间已发表和待发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）磁斯格明子动力学的微磁学模拟研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 磁skyrmion预言及发现 |
| 1.2 磁skyrmion形成机制 |
| 1.3 磁skyrmion产生及探测 |
| 1.4 磁skyrmion运动 |
| 1.5 磁skyrmion性质 |
| 1.5.1 拓扑性 |
| 1.5.2 稳定性 |
| 1.5.3 共振模式 |
| 1.6 磁skyrmion应用 |
| 1.6.1 Skyrmion赛道存储器 |
| 1.6.2 Skyrmion晶体管 |
| 1.6.3 Skyrmion逻辑器件 |
| 1.6.4 Skyrmion磁晶体 |
| 1.6.5 Skyrmion自旋纳米振荡器 |
| 1.6.6 微波探测器 |
| 1.7 本论文研究内容 |
| 第二章 微磁学基础 |
| 2.1 磁性材料中能量描述 |
| 2.1.1 交换能 |
| 2.1.2 退磁能 |
| 2.1.3 磁晶各向异性能 |
| 2.1.4 Zeeman能 |
| 2.1.5 DM相互作用能 |
| 2.2 LLG方程 |
| 2.3 数值计算方法 |
| 第三章 磁各向异性梯度和外磁场调控skyrmion运动 |
| 3.1 磁各向异性梯度驱动skyrmion运动 |
| 3.1.1 微磁学模拟 |
| 3.1.2 结果和讨论 |
| 3.1.3 小结 |
| 3.2 平面内磁场和各向异性梯度共同调控skyrmion运动 |
| 3.2.1 微磁学模拟 |
| 3.2.2 结果与讨论 |
| 3.2.3 小结 |
| 第四章 纳米带中槽口对2πskyrmion钉扎/脱钉扎作用 |
| 4.1 凸槽口对2πskyrmion钉扎/脱钉扎作用 |
| 4.1.1 微磁学模拟 |
| 4.1.2 结果与讨论 |
| 4.1.3 小结 |
| 4.2 凹槽口对2πskyrmion钉扎/脱钉扎作用 |
| 4.2.1 微磁学模拟 |
| 4.2.2 结果与讨论 |
| 4.2.3 小结 |
| 第五章 局域磁场对2πskyrmion钉扎作用 |
| 5.1 反铁磁材料对2πskyrmion钉扎/脱钉扎作用 |
| 5.1.1 微磁学模拟 |
| 5.1.2 结果与讨论 |
| 5.1.3 小结 |
| 5.2 磁性圆盘对2πskyrmion钉扎/脱钉扎作用 |
| 5.2.1 微磁学模拟 |
| 5.2.2 结果与讨论 |
| 5.2.3 小结 |
| 第六章 反铁磁skyrmion的功能性操控 |
| 6.1 电操控反铁磁skyrmion的产生,驱动及读取 |
| 6.1.1 微磁学模拟 |
| 6.1.2 结果与讨论 |
| 6.1.3 小结 |
| 6.2 反铁磁skyrmion的功能性操控 |
| 6.2.1 微磁学模拟 |
| 6.2.2 结果与讨论 |
| 6.2.3 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间研究成果 |
| 致谢 |
（9）涡旋磁振子的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第二章 自旋波 |
| 2.1 海森伯模型 |
| 2.2 半经典近似 |
| 2.3 HP玻色子 |
| 2.4 朗道-栗弗席兹-吉尔伯特方程 |
| 2.4.1 偶极相互作用 |
| 2.4.2 交换相互作用 |
| 2.4.3 单轴各项异性场 |
| 2.4.4 朗道-栗弗席兹-吉尔伯特方程中的吉尔伯特衰减 |
| 第三章 三维涡旋磁振子 |
| 3.1 涡旋磁振子的理论模型 |
| 3.2 螺旋束流的非衰减拓扑特征量 |
| 3.3 Aharonov–Casher(AC)效应和朗道能级 |
| 3.4 轨道角动量可控的磁振子霍尔效应 |
| 3.5 具有各项异性的磁涨落关联长度 |
| 3.6 涡旋磁振子束的产生 |
| 3.7 携带轨道角动量的磁振子束的演化 |
| 3.8 微磁学模拟结果 |
| 第四章 二维涡旋磁振子 |
| 4.1 理论 |
| 4.2 铁磁纳米圆盘中的本征涡旋磁振子 |
| 4.3 本征涡旋磁振子的性质 |
| 4.3.1 l_2高频本征涡旋磁振子 |
| 4.3.2 l_2低频本征涡旋磁振子 |
| 4.4 自旋泵浦流 |
| 4.5 传播特性 |
| 4.5.1 高频l_2平行密接模式 |
| 4.5.2 低频l_2平行密接模式 |
| 4.5.3 高频l_2垂直密接模式 |
| 4.5.4 低频l_2垂直密接模式 |
| 第五章 结论和展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（10）界面调制Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的布里渊光散射研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 背景介绍 |
| 1.2 Skyrmions的简介 |
| 1.3 Dzyaloshinskii-Moriya相互作用 |
| 1.4 DMI的测试手段 |
| 1.5 界面DMI的调控手段 |
| 1.6 本论文选题思路以及主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 布里渊光散射法测试DMI的概述 |
| 2.1 散射机制 |
| 2.2 自旋波理论 |
| 2.3 实验装置 |
| 2.4 布里渊散射的光谱分析 |
| 参考文献 |
| 第三章 界面调制FeNi薄膜S/AS峰强比的研究 |
| 3.1 研究思路 |
| 3.2 FeNi样品制备与性能表征 |
| 3.3 不同衬底FeNi薄膜的BLS测试与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 界面调制Pt/Co/sub薄膜DMI的 BLS研究 |
| 4.1 研究思路 |
| 4.2 不同衬底Pt/Co样品的制备与性能表征 |
| 4.3 不同衬底Pt/Co样品的布里渊光散射实验及讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 缓冲层厚度对DMI的界面调控 |
| 5.1 实验思路 |
| 5.2 Pt/Co/Cu/Si样品的制备与性能表征 |
| 5.3 Pt/Co/Cu/Si样品的布里渊光散射实验及讨论 |
| 5.4 通过第一性原理计算分析Cu的引入对Pt/Co界面DMI的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本论文的主要结论 |
| 6.2 对未来研究工作的展望 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
四、各向异性对非对称薄膜中的自旋波的影响（论文参考文献）
- [1]磁性薄膜的动力学及拓扑材料的自旋输运研究[D]. 李阳. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [2]FM/NM体系中界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用机理及调控[D]. 张文君. 山东大学, 2021(11)
- [3]磁斯格明子的动力学及在自旋电子学中的应用[D]. 宋承昆. 兰州大学, 2021(02)
- [4]氧化物薄膜与异质结生长及其磁光研究[D]. 沈磊. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [5]低维锰/钌氧化物外延异质多层膜中自旋序及磁各向异性的调控[D]. 屈莉莉. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]铁磁纳米结构中磁动力学的研究[D]. 周笑超. 东南大学, 2021(02)
- [7]磁性薄膜中的自旋动力学研究[D]. 陈倩. 东南大学, 2020(02)
- [8]磁斯格明子动力学的微磁学模拟研究[D]. 夏海艳. 兰州大学, 2020
- [9]涡旋磁振子的研究[D]. 陈敏. 兰州大学, 2020(01)
- [10]界面调制Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的布里渊光散射研究[D]. 高扬. 兰州大学, 2020(01)