【摘要】：在巨磁電阻效應(yīng)(GMR)和自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)(STT)之后,近年來(lái)自旋電子學(xué)領(lǐng)域又有一重大突破,利用重金屬/鐵磁金屬雙層結(jié)構(gòu)中自旋霍爾效應(yīng)(SHE),在重金屬層表面產(chǎn)生自旋電流注入到相鄰磁性層中,進(jìn)而誘導(dǎo)磁性層磁化翻轉(zhuǎn)�；谧孕魻栃�(yīng)制備的器件,具備更加簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu),有望用于下一代磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器(MRAM),進(jìn)一步提高存儲(chǔ)密度并降低功耗。本論文主要研究?jī)?nèi)容是利用磁控濺射沉積系統(tǒng),優(yōu)化Pt、Co、Ta薄膜,在Si/SiO_2基片上制備出Ta/Pt/Co/Pt和Ta/Pt/Co/Ta磁性多層膜結(jié)構(gòu),研究多層膜的表面形貌、垂直各向異性、反�；魻栃�(yīng)以及各向異性場(chǎng),主要內(nèi)容如下:(1)通過(guò)變化沉積壓強(qiáng)等實(shí)驗(yàn)條件,優(yōu)化出表面粗糙度小、單一取向的高質(zhì)量Pt、Co、Ta薄膜,在此基礎(chǔ)上制備出垂直取向Pt/Co/Pt磁性多層膜,獲得不依賴于電流密度的具有良好熱穩(wěn)定性的反�；魻柷�,通過(guò)面內(nèi)磁場(chǎng)霍爾電阻變化曲線擬合出不同溫度下多層膜各向異性場(chǎng),低溫下達(dá)到1.1 T,室溫下大約為3000 Oe。(2)利用Ta籽晶層優(yōu)化出剩磁比接近1的垂直取向Ta/Pt/Co/Ta磁性多層膜,這種薄膜中獲得不隨電流密度變化的反�；魻柷�、良好垂直各向異性磁滯回線和熱穩(wěn)定性。通過(guò)面內(nèi)磁場(chǎng)霍爾電阻曲線進(jìn)行擬合,得到較高數(shù)值的各向異性場(chǎng),室溫下達(dá)到0.9 T,低溫(10K)下進(jìn)一步提高到1.4 T。通過(guò)數(shù)據(jù)擬合,得到室溫下的各向異性場(chǎng)H_(an)=9362Oe,有效自旋霍爾角θ_(SH)=0.61。通過(guò)XAS測(cè)試得到該體系較大各向異性場(chǎng)和自旋霍爾角的來(lái)源是Co上下界面間的自旋軌道耦合相互作用。在保持較大熱穩(wěn)定性條件下,磁化翻轉(zhuǎn)電流密度仍為10~6 A/cm~2數(shù)量級(jí),這主要由于上下層重金屬(Pt和Ta)相反的自旋霍爾角。綜上所述,本文中實(shí)驗(yàn)制備并優(yōu)化出了良好熱穩(wěn)定性的垂直取向Pt/Co/Pt和Pt/Co/Ta磁性多層膜,在Ta/Pt/Co/Ta多層膜中獲得較大各向異性場(chǎng),并實(shí)現(xiàn)了較小的磁化翻轉(zhuǎn)電流密度。
【圖文】：

山西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文利用自旋霍爾效應(yīng)和自旋軌道耦合相互作用這a/Pt/Co/Ta 這兩個(gè)體系中進(jìn)行的反�；魻栃�(yīng)、面隨溫度變化的相關(guān)研究?jī)?nèi)容。異性產(chǎn)生的原因有兩方面：自旋軌道耦合和磁偶極之性來(lái)源于磁偶極作用，磁晶各向異性來(lái)源于自旋形狀各向異性(磁化方向相對(duì)于形狀的改變引起(磁化方向相對(duì)于晶軸方向的改變引起能量的變化構(gòu)決定材料的磁晶各向異性。能量最小的方向，的磁化方向，，稱為磁化易軸(easy axis)；磁化難向消耗能量最大的方向。

Co和Pt層FCC(111)相結(jié)構(gòu)圖
【學(xué)位授予單位】：山西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 金鉆明;馬紅;馬國(guó)宏;;光磁相互作用及自旋極化的光學(xué)調(diào)控[J];物理學(xué)進(jìn)展;2015年05期

本文編號(hào)：2659154