本文選題：各項(xiàng)異性磁阻效應(yīng) + 自旋整流效應(yīng)��； 參考：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：新型自旋電子器件具有高運(yùn)算速度、低損耗、非易失性等優(yōu)良特性,其發(fā)展引起學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。隨著磁存儲(chǔ)方面的更多發(fā)展,電子的輸運(yùn)特性與自旋的相關(guān)關(guān)系變得尤為密切和重要,并逐漸形成以研究自旋的產(chǎn)生、探測(cè)和調(diào)控等為主要內(nèi)容的自旋電子學(xué)。本論文從描述LLG方程、廣義歐姆定律和逆自旋霍爾效應(yīng)等基本原理出發(fā),闡述自旋整流電壓(VSRE)和逆自旋霍爾電壓(VIshE)與微波磁場(chǎng)、樣品磁阻等的相互關(guān)系;通過(guò)翻轉(zhuǎn)測(cè)試樣品的方法,分離了 VSRE和VISHE信號(hào);獲得了樣品的磁共振線寬、阻尼系數(shù)、自旋霍爾角(θSH)等參數(shù),研究了自旋參量與電阻率的關(guān)系。首先利用磁控濺射技術(shù),在SiO_2襯底上制備了 NiFe和NiFe/Ta薄膜樣品,并利用真空磁場(chǎng)退火工藝改善薄膜的磁性能,接著測(cè)試樣品的各項(xiàng)異性磁阻(AMR)、電阻、表面粗糙度等物理參量。研究發(fā)現(xiàn)熱處理溫度在100 ℃～500 ℃之間,NiFe和NiFe/Ta的AMR隨處理溫度升高先增大后減小,且在400 ℃均達(dá)到最大值,分別是0.8和1.0; AMR曲線的半高寬隨熱處理溫度的增加逐漸減小,其原因在于熱處理后,原子排列有序,界面散射降低,電阻率下降;然而高溫下晶粒生長(zhǎng)不均,導(dǎo)致表面粗糙度增大;在熱處理過(guò)程中,NiFe/Ta薄膜界面互擴(kuò)散,擴(kuò)散層厚度隨處理溫度的增加從21.49 A逐漸增加到25.65A,導(dǎo)致NiFe中非活性磁性層的厚度增加,影響磁阻的大小,且每層薄膜密度增大,說(shuō)明缺陷減少,樣品更加致密。然后,利用基于短路微帶線的自旋整流測(cè)試平臺(tái)測(cè)試NiFe樣品和NiFe/Ta樣品的光致電壓,采用翻轉(zhuǎn)測(cè)試方法分離出VsRE和VISHE,擬合測(cè)試曲線得出鐵磁共振線寬、阻尼系數(shù)。對(duì)比NiFe單層膜和NiFe/Ta雙層膜的測(cè)試結(jié)果,在NiFe/Ta樣品中由于自旋注入導(dǎo)致阻尼系數(shù)增大,使其鐵磁共振線寬在各頻率點(diǎn)均大于NiFe樣品。在NiFe/Ta樣品中的電壓隨磁場(chǎng)的變化曲線中其對(duì)稱分量由于ISHE的貢獻(xiàn),占更大比重;NiFe和NiFe/Ta本征鐵磁共振線寬△H0均小于5 Oe,與單晶薄膜樣品相當(dāng),說(shuō)明表面鐵磁薄膜的非均勻性非常小。兩種不同結(jié)構(gòu)的樣品中,NiFe薄膜結(jié)晶質(zhì)量沒(méi)有大的差別,在NiFe的表面增加Ta層并不能提高NiFe的結(jié)晶度,從而使得樣品的此性能具有可比性。最后,探討了NiFe/Ta電子輸運(yùn)對(duì)自旋的影響。通過(guò)矢網(wǎng)測(cè)試鐵磁薄膜的吸收功率,計(jì)算樣品中的微波磁場(chǎng),進(jìn)而獲得自旋霍爾角θSH和自旋混合電導(dǎo)。研究結(jié)果表明自旋霍爾角不隨頻率而變,說(shuō)明自旋注入效率與樣品本身相關(guān),與頻率無(wú)關(guān)。雖然理論模型預(yù)測(cè)θSH2與電導(dǎo)率成正比關(guān)系,然而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)變化關(guān)系不明顯,理論與實(shí)驗(yàn)存在一定差距;基于鐵磁共振線寬與頻率的關(guān)系式轉(zhuǎn)換得到的自旋混合電導(dǎo)gmix tot和基于逆自旋霍爾電壓與磁矩進(jìn)動(dòng)角的關(guān)系式轉(zhuǎn)換得到的自旋混合電導(dǎo)gmix eff與電阻率的變化趨勢(shì)大體一致,幅值在1×1019m-2左右波動(dòng),基于兩種不同的理論得出gmix具有相同的變化趨勢(shì),該結(jié)果表明在鐵磁材料中自旋動(dòng)量的損耗是通過(guò)ISHE轉(zhuǎn)換成直流電壓,并且自旋混合電導(dǎo)大小主要由非磁性層決定,而不是由磁性層決定,該研究為優(yōu)化材料的光致電壓指明了方向。
[Abstract]:In this paper , the relationship between spin - rectification voltage ( VSRE ) and anti - spin Hall voltage ( VIshE ) and microwave magnetic field and sample reluctance has been studied . The experimental results show that the spin injection efficiency is higher than that of the samples . The results show that the spin - mixed conductance gmix _ ( 2 ) and the spin - mixed conductance ( ESR ) are not significantly different . The results show that the spin - mixed conductance gmix _ ( 2 ) and the spin - mixed conductance ( ESR ) of the samples are much smaller than those of the samples .

【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG132.27

【參考文獻(xiàn)】

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2 唐武;鄧龍江;徐可為;;金屬薄膜電阻率與表面粗糙度、殘余應(yīng)力的關(guān)系[J];稀有金屬材料與工程;2008年04期

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2 余濤;NiFe薄膜AMR效應(yīng)及器件化的研究[D];電子科技大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：1861159