本文選題：斯格明子　切入點(diǎn)：微納加工工藝　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：具有非中心對(duì)稱立方結(jié)構(gòu)的螺旋磁體,如MnSi、FeGe,由于同時(shí)存在自旋、軌道、晶格多種自由度的關(guān)聯(lián)與耦合,表現(xiàn)出豐富的物性,是磁性材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與前沿之一。特別地,2009年在此類材料中發(fā)現(xiàn)一種拓?fù)浞�(wěn)定且具有粒子特性的磁結(jié)構(gòu),磁斯格明子(Skyrmion)。斯格明子具有尺寸小、穩(wěn)定性高和易操控等眾多優(yōu)點(diǎn),在構(gòu)建未來(lái)高密度、高速度、低能耗磁存儲(chǔ)器件方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值,引起了人們的廣泛關(guān)注。螺旋磁體納米結(jié)構(gòu)的制備及其物性的研究是推進(jìn)斯格明子實(shí)用化的關(guān)鍵。本文采用自上而下的微、納加工方法,開發(fā)出了一套可控的制備納米結(jié)構(gòu)透射樣品的加工工藝,詳細(xì)研究了受限體系下斯格明子的成核及演化規(guī)律,并探索了新型斯格明子材料。具體的研究?jī)?nèi)容和取得的成果如下:(1)發(fā)展了一套制備微、納結(jié)構(gòu)樣品的微納加工工藝,成功制備出了納米盤,納米條帶等透射樣品,這些納米結(jié)構(gòu)的成功制備為后續(xù)研究空間受限體系中的螺旋磁體的物性打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。(2)首次在實(shí)驗(yàn)上直接觀測(cè)到了強(qiáng)受限體系內(nèi)斯格明子的演化行為。通過(guò)洛倫茲透射電子顯微鏡研究FeGe納米條帶中斯格明子在磁場(chǎng)下的動(dòng)力學(xué)行為,發(fā)現(xiàn)納米條帶中存在單個(gè)斯格明子(斯格明子在塊材或薄膜中通常以晶格形式存在);發(fā)現(xiàn)在寬溫區(qū)范圍內(nèi),在寬度和斯格明子特征尺寸接近的納米條帶中存在斯格明子單鏈;揭示了一種通過(guò)邊緣調(diào)制的方式在受限幾何結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生斯格明子的機(jī)制。斯格明子單鏈的發(fā)現(xiàn),增加了將其作為高密度信息載體的可行性;邊緣調(diào)制斯格明子鏈形成機(jī)制的發(fā)現(xiàn),結(jié)合溫度和厚度的控制規(guī)律,有助于裁選出受限體系中理想的斯格明子特性。(3)詳細(xì)研究了 FeGe楔形納米條帶中斯格明子的成核及演化行為。通過(guò)透射電子顯微鏡的電子全息模式,發(fā)現(xiàn)幾何受限的斯格明子可以通過(guò)改變它的大小和橢偏率從而出現(xiàn)在寬度不同的納米條帶中;發(fā)現(xiàn)楔形條帶中的斯格明子可以由具有扭曲邊界磁化的螺旋態(tài)通過(guò)簡(jiǎn)單且有效的方式轉(zhuǎn)化而來(lái);運(yùn)用基于三維各向同性手性磁材料的一般模型對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明幾何受限的斯格明子具有高度可變的形貌,這有助于構(gòu)建斯格明子基存儲(chǔ)器件。(4)探索并發(fā)現(xiàn)了新型斯格明子材料β-Mn結(jié)構(gòu)FexCo1.5-xRh0.5Mo3N(x=0.3,0.5,1.0)。用洛倫茲透射電子顯微鏡研究x=1.0組分的磁結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)斯格明子存在的直接證據(jù);通過(guò)磁性測(cè)量確定了 x=0.3和x=0.5組分塊材中斯格明子相在相圖里的存在區(qū)間。此外,表征了 Fe1-xCoxGe(x=0,0.2,0.3,0.4)樣品的磁性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)隨著Co摻雜量的提高,斯格明子在相圖中占據(jù)的區(qū)間越來(lái)越小,且斯格明子尺寸逐漸變大。FexCo1.5-xRh0.5Mo3N這類斯格明子材料的成功發(fā)現(xiàn),向原本種類不豐富的斯格明子材料中添加了新的一員,并為尋找新型斯格明子材料提供了指導(dǎo)方向;對(duì)FeGe進(jìn)行Co摻雜處理提供了一種調(diào)控斯格明子的大小和存在區(qū)間的方式。
[Abstract]:In this paper , we have developed a set of nano - structured transmission samples with small size , high stability and easy control . ( 4 ) The magnetic properties of Fe1 - xCoxGe ( x = 0 , 0.2 , 0.3 , 0.4 ) have been found .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1;O482.54

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本文編號(hào)：1701467