自旋流輸運(yùn)相關(guān)現(xiàn)象是現(xiàn)代自旋電子學(xué)的核心研究內(nèi)容。得益于自旋角動(dòng)量的傳輸不依賴電荷流動(dòng)的特性,凝聚態(tài)體系中的自旋流與電流相比可以有效降低伴生的焦耳熱效應(yīng)和奧斯特場。因此,在未來電子技術(shù)中以自旋作為載體進(jìn)行信息的傳遞與存儲(chǔ)有利于突破當(dāng)下半導(dǎo)體電子學(xué)技術(shù)發(fā)展中面臨的瓶頸。另一方面,具有外延異質(zhì)結(jié)構(gòu)的納米磁性薄膜是研究自旋流輸運(yùn)的理想平臺(tái)。外延異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料具有明確的晶體取向和較少的晶體缺陷,特別是在厚度為納米尺度的磁性薄膜的研究中,與無序度高且難以控制的多晶、非晶薄膜體系相比,基于外延體系的研究更有利于基礎(chǔ)物理機(jī)制的闡明。本論文以磁性外延納米異質(zhì)結(jié)薄膜為載體,研究了其自旋相關(guān)輸運(yùn)行為及其物理機(jī)制,所涉及的材料體系包括金屬和絕緣體,主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）研究了基于外延磁性絕緣體釓鐵石榴石（Gd3Fe5O12,GdIG）的自旋霍爾磁電阻效應(yīng)。GdIG的磁結(jié)構(gòu)在其居里溫度以下具有強(qiáng)烈的溫度依賴性,特點(diǎn)是在遠(yuǎn)離其自發(fā)磁化消失的補(bǔ)償溫度時(shí)具有常見的線性磁結(jié)構(gòu),在補(bǔ)償溫度附近具有非線性磁結(jié)構(gòu)。在線性磁結(jié)構(gòu)溫區(qū),GdIG/Pt異質(zhì)結(jié)的自旋霍爾磁電阻具有平凡的角度依賴關(guān)系,體系的自旋霍爾磁電阻主要來... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 緒論
    2.1 自旋電子學(xué)簡介
        2.1.1 從傳統(tǒng)磁學(xué)到自旋電子學(xué)
        2.1.2 自旋電子學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展
        2.1.3 自旋電子學(xué)應(yīng)用舉例
    2.2 自旋電子學(xué)的一些基本現(xiàn)象
        2.2.1 自旋流輸運(yùn)
        2.2.2 自旋霍爾效應(yīng)
        2.2.3 自旋塞貝克效應(yīng)
        2.2.4 自旋霍爾磁電阻效應(yīng)
3 材料制備與表征方法
    3.1 薄膜制備與器件加工
        3.1.1 脈沖激光沉積
        3.1.2 磁控濺射
        3.1.3 分子束外延
        3.1.4 紫外曝光和氬離子刻蝕
    3.2 樣品結(jié)構(gòu)和性能的表征
        3.2.1 反射高能電子衍射
        3.2.2 X射線衍射和X射線反射率
        3.2.3 振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)和超導(dǎo)量子干涉儀
        3.2.4 磁光克爾測試系統(tǒng)
        3.2.5 磁電輸運(yùn)測試系統(tǒng)
4 非共線鐵磁絕緣體GdIG/Pt中自旋霍爾磁電阻
    4.1 研究背景
    4.2 研究體系——釓鐵石榴石(GdIG)
    4.3 實(shí)驗(yàn)方法
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 GdIG外延薄膜的晶體結(jié)構(gòu)表征
        4.4.2 GdIG/Pt異質(zhì)結(jié)自旋霍爾磁電阻隨溫度的變化
        4.4.3 GdIG/Pt異質(zhì)結(jié)自旋霍爾磁電阻隨磁場強(qiáng)度的變化
    4.5 本章小結(jié)
5 外延γ-Fe_2O_3/NiO體系自旋霍爾磁電阻的研究
    5.1 研究背景
    5.2 研究體系
    5.3 實(shí)驗(yàn)方法
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 γ-Fe_2O_3/NiO外延異質(zhì)結(jié)的晶體結(jié)構(gòu)表征
        5.4.2 γ-Fe_2O_3/Pt異質(zhì)結(jié)的自旋霍爾磁電阻
        5.4.3 γ-Fe_2O_3/NiO/Pt異質(zhì)結(jié)自旋霍爾磁電阻隨NiO厚度的變化
        5.4.4 γ-Fe_2O_3/NiO/Pt異質(zhì)結(jié)自旋霍爾磁電阻隨溫度的變化
    5.5 本章小結(jié)
6 Co基單晶外延異質(zhì)結(jié)體系的自旋相關(guān)輸運(yùn)研究
    6.1 背景介紹
    6.2 研究體系
    6.3 外延薄膜材料生長
    6.4 單晶外延PtMn/Co體系的磁電輸運(yùn)研究
        6.4.1 實(shí)驗(yàn)方法
        6.4.2 結(jié)果與討論
    6.5 全單晶外延Pt/Co體系自旋霍爾效應(yīng)研究
        6.5.1 實(shí)驗(yàn)方法
        6.5.2 結(jié)果與討論
    6.6 本章小結(jié)
7 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]過量B的Ta/CoFeB/MgO薄膜垂直各向異性和溫度穩(wěn)定性的增強(qiáng)[J]. 常遠(yuǎn)思,李剛,張穎,蔡建旺.  物理學(xué)報(bào). 2017(01)
[2]磁性材料的磁結(jié)構(gòu)、磁疇結(jié)構(gòu)和拓?fù)浯沤Y(jié)構(gòu)[J]. 張志東.  物理學(xué)報(bào). 2015(06)
[3]COFeB/Pt多層膜的垂直磁各向異性研究[J]. 劉娜,王海,朱濤.  物理學(xué)報(bào). 2012(16)
[4]自旋Seebeck效應(yīng)簡介[J]. 孟慶宇,趙宏武.  物理. 2011(11)
[5]自旋角動(dòng)量轉(zhuǎn)移效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 姜勇.  物理學(xué)進(jìn)展. 2008(03)
[6]超導(dǎo)量子干涉器（SQUID）原理及應(yīng)用[J]. 倪小靜,楊超云.  物理與工程. 2007(06)



本文編號(hào)：3183783