磁性存儲(chǔ)和磁性邏輯等自旋器件的核心在于自旋信息的傳遞,現(xiàn)有的自旋器件主要依賴金屬中的傳導(dǎo)電子。磁子是鐵磁體中低能激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子,每一個(gè)磁子攜帶一個(gè)普朗克常量-h的自旋角動(dòng)量,因此同樣可以作為自旋信息的載體。在金屬中,傳導(dǎo)電子自旋的輸運(yùn)通常伴隨著電荷的移動(dòng);而在鐵磁絕緣體中,通過(guò)磁子傳遞自旋信息這種方式,可以避免電荷流產(chǎn)生的焦耳熱的影響,從而顯著降低器件的功耗。本論文主要研究一類鐵磁絕緣體/金屬納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的自旋輸運(yùn)性質(zhì),研究?jī)?nèi)容主要包括以下五個(gè)部分:（1）研究了 CoFe204/Pt薄膜體系中的自旋霍爾磁電阻效應(yīng)。通過(guò)測(cè)量磁圓二色譜得到Pt中通過(guò)磁近鄰效應(yīng)產(chǎn)生的平均磁矩小于0.004 μB/Pt,可以忽略不計(jì);Pt電阻隨CoFe204磁矩的角度依賴關(guān)系表明該體系的磁電阻滿足自旋霍爾磁電阻機(jī)制,而并非傳統(tǒng)的各向異性磁電阻。（2）研究了純Pt、YIG/Pt和CoFe204/Pt體系中的Hanle磁電阻效應(yīng)（HMR）。通過(guò)HMR與Pt厚度的依賴關(guān)系的擬合可以得到Pt中的自旋擴(kuò)散長(zhǎng)度和自旋霍爾角;通過(guò)HMR與磁場(chǎng)依賴關(guān)系的擬合可以得到Pt中的自旋壽命;并且通過(guò)對(duì)比純Pt和YIG/Pt、CoF... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：130 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

采用天然磁石做成的司南的示意圖

動(dòng)量散射使自旋分布隨機(jī)化從而產(chǎn)生自旋弛豫[13]，自旋弛豫使非平衡的自旋分布回歸到平衡態(tài)，電子的自旋弛豫時(shí)間分布在皮秒到微秒之間。電子的自旋弛豫過(guò)程有三種方式[14]，如圖 1.3 所示：Elliott-Yafet 機(jī)制[15, 16]，在動(dòng)量散射的同時(shí)，電子的自旋方向發(fā)生改變；Dyakonov-Perel 機(jī)制[17]，起源于缺乏反演對(duì)稱性系統(tǒng)中的有效磁場(chǎng)，電子自旋在有效磁場(chǎng)中旋進(jìn)，動(dòng)量散射可以改變有效磁場(chǎng)的方向；共振散射機(jī)制[18]，在處于共振能量時(shí)，電子繞著磁性雜質(zhì)旋轉(zhuǎn)多圈，期間發(fā)生多次自旋翻轉(zhuǎn)散射，最終電子離開(kāi)雜質(zhì)時(shí)失去自旋極化。圖 1.2 通過(guò)電學(xué)方法實(shí)現(xiàn)自旋注入和探測(cè)的示意圖。引自文獻(xiàn)[11]

動(dòng)量散射使自旋分布隨機(jī)化從而產(chǎn)生自旋弛豫[13]，自旋弛豫使非平衡的自旋分布回歸到平衡態(tài)，電子的自旋弛豫時(shí)間分布在皮秒到微秒之間。電子的自旋弛豫過(guò)程有三種方式[14]，如圖 1.3 所示：Elliott-Yafet 機(jī)制[15, 16]，在動(dòng)量散射的同時(shí)，電子的自旋方向發(fā)生改變；Dyakonov-Perel 機(jī)制[17]，起源于缺乏反演對(duì)稱性系統(tǒng)中的有效磁場(chǎng)，電子自旋在有效磁場(chǎng)中旋進(jìn)，動(dòng)量散射可以改變有效磁場(chǎng)的方向；共振散射機(jī)制[18]，在處于共振能量時(shí)，電子繞著磁性雜質(zhì)旋轉(zhuǎn)多圈，期間發(fā)生多次自旋翻轉(zhuǎn)散射，最終電子離開(kāi)雜質(zhì)時(shí)失去自旋極化。圖 1.2 通過(guò)電學(xué)方法實(shí)現(xiàn)自旋注入和探測(cè)的示意圖。引自文獻(xiàn)[11]


本文編號(hào)：3392561