【摘要】：近年來(lái),電子元器件持續(xù)小型化,其集成度和運(yùn)行速度也在不斷提高。然而這造成器件的局域高溫嚴(yán)重降低了電子元器件的運(yùn)行速度及使用壽命。因此合理地吸收并利用器件的廢熱己成為發(fā)展高效率、低功耗綠色信息技術(shù)的關(guān)鍵。鐵磁材料所特有的反常能斯特效應(yīng)(anomalous Nernst effect,ANE)由于能夠?qū)崿F(xiàn)熱能向電能的轉(zhuǎn)換而備受關(guān)注。目前,關(guān)于鐵磁材料ANE的研究主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,然而鐵磁層本身的反常能斯特效應(yīng)對(duì)器件整體效應(yīng)起至關(guān)重要的作用。因此,為了提升基于反常能斯特效應(yīng)的熱電器件單位磁矩?zé)犭娹D(zhuǎn)換效率,從鐵磁材料內(nèi)稟因素探索反常能斯特效應(yīng)的物理機(jī)制及增大反常能斯特效應(yīng)不僅具有理論研究意義也有著重要的應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)已有理論研究表明反常能斯特效應(yīng)與自旋軌道耦合能(spin orbit coupling,SOC)及費(fèi)米面位置息息相關(guān)。基于此,本論文的研究分為以下三個(gè)方向:1.選取不同組分的Feo.5(PtxPd1-x)0.5(FePtPd)(0≤x≤1)三元合金薄膜作為研究對(duì)象,通過(guò)改變FePtPd合金中Pt和Pd的成分含量,連續(xù)且單一地調(diào)控體系的自旋軌道耦合能,從而研究自旋軌道耦合能對(duì)反常能斯特效應(yīng)的影響機(jī)制。采用直流磁控濺射法在石英玻璃襯底上制備了厚度為20±2 nm的FePtPd三元合金薄膜。樣品均為fcc結(jié)構(gòu)。對(duì)不同成分樣品的ANE進(jìn)行測(cè)量,發(fā)現(xiàn)隨著施加于熱源的加熱電流1增大,溫度梯度(?)T增大,反常能斯特電壓VANE呈增大的趨勢(shì)。VANE隨加熱功率P線性增大。研究還發(fā)現(xiàn)反常能斯特效率vN隨著Pt原子占比的增加而增大,這是由于sSOC的增強(qiáng)導(dǎo)致的。這部分工作全面給出SOC對(duì)ANE的調(diào)控規(guī)律與機(jī)制,將有助于下一代自旋電子元器件及熱電器件的研發(fā)。2.選取不同組分的FexNi1-x(FeNi)(x=0-0.55,1)外延合金薄膜作為研究對(duì)象,通過(guò)改變FeNi合金成分,連續(xù)且單一地調(diào)控體系的費(fèi)米面位置,從而研究費(fèi)米面位置對(duì)反常能斯特效應(yīng)的影響機(jī)制。采用直流磁控濺射法在單晶MgO(001)襯底上制備了厚度為40±3 nm的FeNi外延薄膜。對(duì)不同成分樣品的ANE進(jìn)行測(cè)量,發(fā)現(xiàn)所有樣品隨著施加于熱源的加熱電流1的增大,其反常能斯特電壓VANE數(shù)值增大。而隨著加熱功率P的增大,VANE數(shù)值線性增大。對(duì)于fcc FexNi1-x(x=0.55)薄膜樣品隨著Fe含量x的增大,VANE及反常能斯特效率vN增大,由理論計(jì)算可知隨著Fe原子對(duì)Ni的替換,其費(fèi)米能級(jí)將升高,進(jìn)而影響了VANE和vN的大小。而bcc Fe外延薄膜相較于fcc FeNi合金,其VANE及vN發(fā)生驟減及變號(hào),這是由能帶填充效應(yīng)引起的內(nèi)稟機(jī)制貢獻(xiàn)改變導(dǎo)致的。這部分工作深刻揭示了FeNi外延體系中ANE的微觀機(jī)制,將為調(diào)控及增大反常能斯特效應(yīng)提供新思路。3.選擇無(wú)序(FexNi1-x)0.5Pt0.5(0≤x≤1)三元合金體系,一方面FexNi1-x體系結(jié)論對(duì)比,發(fā)現(xiàn)摻入重金屬Pt后,體系SOC增強(qiáng),ANE亦有所增強(qiáng)。另一方面,通過(guò)改變Fe和Ni相對(duì)原子含量來(lái)調(diào)節(jié)體系的費(fèi)米面位置,結(jié)論表明隨著Fe原子的增多,費(fèi)米面位置升高,VANE和vN皆增大。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2
【圖文】：

可近乎為零[8]。料，能斯特電場(chǎng)在正常能斯特效應(yīng)常規(guī)項(xiàng)的基礎(chǔ)上又反常項(xiàng)，在樣品達(dá)到飽和磁化強(qiáng)度 Ms時(shí)，其反常項(xiàng)溫度梯度穩(wěn)定的體系，在樣品未達(dá)到飽和磁化強(qiáng)度之隨著外加磁場(chǎng) 的增大而急劇上升，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)拐，直至飽和。其拐點(diǎn)即為樣品正好達(dá)到飽和磁化強(qiáng)度在外加磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力并不能對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行合能斯特效應(yīng)，圖 1-1 為其原理示意圖。反常能斯特效導(dǎo)體兩端不僅有電荷的積累還有自旋積累，從而同時(shí)常能斯特效應(yīng)來(lái)源于載流子運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的自旋相關(guān)偏反常能斯特效應(yīng)可以看作反常霍爾效應(yīng)的熱效應(yīng)，二霍爾效應(yīng)(ordinary Hall effect, OHE)與反�；魻栃�(yīng)，正常能斯特效應(yīng)與反常能斯特效應(yīng)之間的主要區(qū)別

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文自旋軌道耦合相(Thomas 項(xiàng))。自旋軌道耦合作用解釋效應(yīng)。簡(jiǎn)而言之，從電子靜止參考系(圖 1-2 (b))，可看在地球上觀測(cè)到太陽(yáng)在環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)一樣。由于電子流環(huán)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，使電子自旋磁矩從優(yōu)取向。圖 1-在圖 1-2 (b)中，由電子靜止參考系看，核似乎圍繞電子方向的磁場(chǎng)。電子自旋和它的軌道的相互作用感生的磁

1 緒 論面位置的移動(dòng)引起貝里曲率的變化；而同濟(jì)大學(xué)的 W. J. Fan[51]等學(xué)者從實(shí)對(duì)于不同成分的 NixCo1-x(002)外延合金薄膜，隨著溫度的增加AH的幅度也圖 1-4(右)在一個(gè)特定的溫度，xx非單調(diào)變化，因此可得到最大值。此外，些不同成分薄膜的AH變號(hào)現(xiàn)象。他們也將這種現(xiàn)象解釋為由費(fèi)米面位置變填充效應(yīng)造成的。

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本文編號(hào)：2775141