本文關(guān)鍵詞：多層金屬膜磁各向異性調(diào)控及原子尺度動(dòng)力學(xué)研究

  更多相關(guān)文章： 金屬多層膜 應(yīng)力 磁各向異性 掃描隧道顯微鏡 吸附原子

【摘要】：磁性納米材料的磁各向異性(MA)是自旋電子學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要參數(shù)。近年來(lái),納米結(jié)構(gòu)的MA受到實(shí)驗(yàn)和理論研究上的極大關(guān)注。我們用第一性原理計(jì)算的方法系統(tǒng)研究了應(yīng)力對(duì)金屬多層膜系統(tǒng)磁學(xué)性質(zhì)的影響。通過(guò)調(diào)節(jié)應(yīng)力的大小,我們可以在較大數(shù)值范圍內(nèi)控制Fe-Ir多層膜結(jié)構(gòu)的MA。此外,我們還指出了系統(tǒng)MA對(duì)組分和結(jié)構(gòu)依賴關(guān)系的微觀機(jī)理。在此基礎(chǔ)上,將Fe-Ir系統(tǒng)中的非磁性間隔Ir層替換成Pt,在得到的Fe-Pt系統(tǒng)中,由于Ir和Pt的能帶填充數(shù)不同,應(yīng)力不僅能夠改變MA的大小,而且能夠控制易磁化方向。通過(guò)分析系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu),我們給出了MA隨應(yīng)力變化的定性解釋。此外,我們用基于第一性原理的Nudged Elastic Band Method(NEB)方法進(jìn)行了原子尺度的動(dòng)力學(xué)研究。研究結(jié)果表明,當(dāng)STM針尖靠近時(shí),吸附于Cu(111)面上的Cu原子由hcp吸附位置向fcc吸附位置躍遷的能壘逐漸降低。對(duì)于吸附于Cu(111)面上的Co原子,當(dāng)STM針尖靠近時(shí),其躍遷能壘的變化趨勢(shì)與表面吸附Cu原子的情況類似,但Co原子的躍遷能壘的變化更迅速。這是因?yàn)镾TM針尖由Cu原子組成,Cu-Co之間的相互作用比Cu-Cu之間的相互作用強(qiáng)。對(duì)于吸附于Cu(100)面上的Co原子,我們得到了類似結(jié)論。能壘的降低主要是因?yàn)榭拷腟TM針尖會(huì)通過(guò)吸附原子引起襯底表面原子的弛豫。
【關(guān)鍵詞】：金屬多層膜 應(yīng)力 磁各向異性 掃描隧道顯微鏡 吸附原子
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 多層磁性金屬膜磁各向異性調(diào)控8-13
• 1.1.1 磁各向異性8
• 1.1.2 提高磁各向異性的途徑8-10
• 1.1.3 磁各向異性的調(diào)控10-13
• 1.2 原子尺度動(dòng)力學(xué)研究13-16
• 1.3 選題目的及創(chuàng)新點(diǎn)16-17
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容及研究方法17-18
• 第二章 計(jì)算方法18-30
• 2.1 密度泛函理論簡(jiǎn)介18-24
• 2.1.1 定態(tài)非相對(duì)論薛定諤方程18-19
• 2.1.2 伯恩-奧本海默近似19
• 2.1.3 變分法和平均場(chǎng)理論19-20
• 2.1.4 Hartree近似20-21
• 2.1.5 Fork近似21-22
• 2.1.6 Hohenberg-Kohn定理22-23
• 2.1.7 Kohn-Sham方程23-24
• 2.2 交換關(guān)聯(lián)泛函24-25
• 2.2.1 LDA近似24-25
• 2.2.2 GGA近似25
• 2.3 波函數(shù)的平面波基矢展開(kāi)25
• 2.4 第一性原理計(jì)算軟件VASP介紹25-26
• 2.4.1 VASP計(jì)算流程26
• 2.5 晶格參數(shù)優(yōu)化26-28
• 2.5.1 Fe基底27
• 2.5.2 Cu基底27-28
• 2.6 NPAR測(cè)試28-30
• 第三章 應(yīng)力調(diào)控金屬多層膜的磁各向異性30-44
• 3.1 計(jì)算流程及相關(guān)參數(shù)30-31
• 3.2 自旋軌道耦合作用引起的磁各向異性31-33
• 3.2.1 自旋軌道耦合作用31-32
• 3.2.2 二階微擾論公式推導(dǎo)32-33
• 3.3 非磁性層兩側(cè)的磁性層不同自旋排布方式的能量穩(wěn)定性比較33-34
• 3.4 應(yīng)力調(diào)控Fe-Ir多層膜的磁各向異性34-37
• 3.5 應(yīng)力調(diào)控Fe-Pt多層膜的磁各向異性37-39
• 3.6 結(jié)果分析39-41
• 3.7 應(yīng)力對(duì)其它構(gòu)型的合金薄膜的MA的調(diào)控作用41-43
• 3.8 結(jié)論43-44
• 第四章 STM針尖對(duì)金屬表面原子吸附位置的影響44-55
• 4.1 原子尺度動(dòng)力學(xué)研究方法-NEB44-45
• 4.2 多原子體系構(gòu)建POSCAR的技巧45
• 4.3 Cu(111)面吸附Cu原子45-48
• 4.3.1 不同吸附位置穩(wěn)定性比較46
• 4.3.2 STM探針對(duì)Cu(111)面上的Cu原子躍遷能壘的影響46-48
• 4.4 Cu(111)面吸附Co原子48-50
• 4.4.1 不同吸附位置穩(wěn)定性比較48-49
• 4.4.2 STM探針對(duì)Cu(111)面上的Co原子躍遷能壘的影響49-50
• 4.5 Cu(100)面吸附Co原子50-51
• 4.6 結(jié)果分析51-55
• 第五章 結(jié)論及展望55-57
• 5.1 主要結(jié)論55-56
• 5.2 研究展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 在學(xué)期間的研究成果61-62
• 致謝62

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