一、两层对称铁磁薄膜中的自旋波共振(论文文献综述)
刘美宏[1](2021)在《磁畴结构对条纹畴薄膜磁化动力学影响研究》文中指出软磁薄膜具有高饱和磁化强度、高磁导率和低矫顽力的特点,广泛应用于各种磁性器件,如磁传感器、磁阻随机存储器和电感磁芯等。磁性元器件也正朝着小型化、高频化、集成化的方向发展,以适应当今电子器件的发展趋势。因此,对可用于高频带的磁性薄膜(尤其是软磁薄膜)的磁导率和共振频率提出了更高的要求。软磁薄膜的磁化动力学,实际上是薄膜中磁矩、磁畴和畴壁的磁化动力特性。因此,薄膜中磁矩分布和磁畴结构对研究其高频微波磁性有重要意义。本论文以具有条纹畴结构的软磁薄膜为研究对象,研究磁畴结构对条纹畴薄膜磁化动力学的影响,主要研究内容如下:1、表面钉扎对坡莫合金薄膜中条纹畴结构和高频微波磁性的影响。(1)探究衬底粗糙引起的表面钉扎对具有条纹畴结构的坡莫合金薄膜的磁化动力学的影响。实验结果表明,即使在衬底粗糙度发生微小变化的情况下,条纹畴的规则性和均匀性也会受到影响。受到强影响的条纹畴的共振频率和强度均降低,并且由于钉扎较大而抑制了声学模、光学模和自旋波的激发。(2)探究坡莫合金薄膜厚度对条纹畴结构中表面钉扎的影响。实验结果表明,对于衬底粗糙度相同的情况下,薄膜的厚度越薄,粗糙度引起的钉扎效应对条纹畴结构的规则性和均匀性影响明显。条纹畴共振频率和强度的降低也在较薄的薄膜中更明显。2、反铁磁层对条纹畴薄膜及其高频微波磁性的影响。(1)探究反铁磁层厚度对具有条纹畴结构的反铁磁/铁磁双层薄膜的磁化动力学的影响。实验结果表明,随着反铁磁层厚度的增加,条纹畴的规则性和均匀性受到微弱的影响。反铁磁Ir Mn的加入增大了薄膜的饱和磁化强度,薄膜的共振频率整体呈现出微弱的上升趋势。(2)探究热处理温度对具有条纹畴结构的反铁磁/铁磁双层薄膜的磁化动力学的影响。实验结果表明,随着热处理温度的升高,条纹畴逐渐变宽,最后难以观测。薄膜的矫顽场Hc随热处理温度的升高而降低,剩磁比Mr/Ms反之。经过热处理的样品饱和磁化强度4πMs明显减小,而各向异性场Hk显着增加。3、铁磁层对条纹畴薄膜及其高频微波磁性的影响。(1)探究成分梯度对Co Zr薄膜的磁畴结构及高频微波磁性的影响。实验结果表明,随着磁性元素Co含量的减少,薄膜的枝状条纹畴宽减小,直至条纹磁畴结构消失。随着磁畴宽度的降低,薄膜的矫顽场逐渐增加,条纹磁畴结构消失时,矫顽场大幅度减小。Co的溅射功率增强,薄膜厚度减小,薄膜样品的共振峰的峰强增加。(2)探究铁磁层厚度对铁磁/铁磁双层薄膜的磁化动力学的影响。实验结果表明,铁磁层厚度的变化对磁畴的规则性和均匀性影响微弱。薄膜的有效饱和磁化强度随着铁磁层厚度的增加先增加再减小,而有效各向异性场先减小再增加。
刘宇[2](2020)在《自旋钉扎的磁性纳米薄膜制备及在微带滤波器中应用研究》文中认为基于磁性材料制备而成的射频以及微波磁性器件是当今军用以及民用通信系统中必不可少的基础元器件,例如:微带滤波器、环形器和移相器等。随着通信设备总体朝着小型化、集成化以及高频化的方向发展,这就导致了磁性器件小型化、可集成化以及高频化的发展趋势。成分为Ni81Fe19的坡莫合金的饱和磁化强度达10 k Gs,其在1 k Oe外加磁场下的工作频率可以达到9.7 GHz,因而具备高饱和磁化强度以及高磁导率的金属软磁薄膜材料在射频以及微波领域应用中具有较大的前景。在此背景下,本文基于NiFe多层复合薄膜展开研究工作。在材料方面,主要就反铁磁性FeMn薄膜对NiFe薄膜单、双面钉扎,低饱和磁化强度Ni膜以及高饱和磁化强度Fe膜对NiFe薄膜双面钉扎的多层薄膜的显微结构、静磁性能、微波损耗及其机理方面进行相应的研究工作;在器件方面,基于研制的多层薄膜材料,针对微带型带阻滤波器的原理与设计实现展开初步研究工作。首先,以FeMn薄膜为中间层,采用直流磁控溅射在Si(111)基片上制备了NiFe/FeMn/NiFe多层薄膜,依次研究了NiFe薄膜厚度以及FeMn薄膜厚度对多层薄膜的显微结构、静磁性能以及微波损耗的影响。研究结果表明:随着NiFe薄膜厚度的增加,多层薄膜由纵向生长转为横向生长模式,其临界厚度为50 nm,并且此时取得最小表面粗糙度(Ra=2.3 nm)与最小平均晶粒尺寸(D=94 nm);明晰了矫顽力与薄膜表面粗糙度以及平均晶粒尺寸的关系,研究表明具有大的粗糙度和较小的晶粒尺寸的多层薄膜中的静磁能远大于具有较小粗糙度和较大晶粒尺寸多层薄膜中的静磁能,从而增强矫顽力;随着NiFe薄膜厚度的增加铁磁共振场表现出下降的趋势,铁磁共振线宽(?H)先下降后上升。薄膜的最优性能在NiFe薄膜为50 nm时获得为:4πMs=9073 Gs,Hc=0.61 Oe,?H=95 Oe,Hr=970 Oe。其次,在NiFe薄膜双面钉扎方面,以NiFe薄膜为中间层,依次研究了NiFe薄膜厚度以及FeMn薄膜厚度对FeMn/NiFe/FeMn多层薄膜的显微结构、静磁性能以及微波损耗的影响。研究结果表明:FeMn薄膜作为缓冲层诱导的多层薄膜整体性能劣于NiFe薄膜诱导的多层薄膜,其具有较大的表面粗糙度以及较差的静磁性能;随着NiFe薄膜厚度的增加薄膜的生长模式由纵向生长过渡到横向生长,晶粒大小整体呈现先增大后减小,在50 nm处取得最小值为32 nm;随着FeMn薄膜厚度的增加,多层薄膜晶粒整体处于纵向生长模式中,平均晶粒尺寸与表面粗糙度整体处于下降趋势;随着FeMn薄膜厚度的增加饱和磁化强度整体呈现出上升的趋势,矫顽力呈现出先下降后上升的变化趋势。薄膜的最优性能在FeMn薄膜为15 nm时获得为:4πMs=9048 Gs,Hc=3.02 Oe,?H=181 Oe,Hr=1023 Oe。再次,研究了低饱和磁化强度的Ni膜厚度的改变对于Ni/NiFe/Ni多层薄膜显微结构、静磁性能、铁磁共振线宽以及交换劲度系数的影响。结果表明:随着Ni膜厚度的增加,多层薄膜由纵向生长转为横向生长模式,其临界厚度为8 nm,并且此时取得较低的表面粗糙度(Ra=5.85 nm)与最小平均晶粒尺寸(D=82 nm);Ni膜对NiFe薄膜具有较强的钉扎效果,可以有效的激发垂直自旋驻波(PSSW)。当Ni膜的厚度从2 nm增加到8 nm时,在9 GHz下垂直自旋驻波共振场(HP)从683 Oe增加到967 Oe。PSSW模式在Ni膜厚度达到10 nm时消失,说明大的晶粒尺寸会导致钉扎效果的减弱;随着Ni膜厚度的增加,交换劲度系数(A)出现先减小后增大的趋势,从15.08×10-12 J/m先降低至8.52×10-12 J/m,然后在Ni膜厚度为8 nm时增加到了9.46×10-12 J/m。结果表明,通过调整Ni膜的厚度可以有效调节薄膜的饱和磁化强度,旋磁比以及交换劲度系数。接着,研究了高饱和磁化强度Fe膜厚度的改变对于Fe/NiFe/Fe多层薄膜显微结构、静磁性能、铁磁共振线宽以及交换劲度系数的影响。结果表明:Fe膜诱导生长的Fe/NiFe/Fe拥有平整且致密的显微形貌,其表面粗糙度与平均晶粒尺寸均随着Fe膜厚度的增加先减小后增大;随着Fe膜厚度的增加,饱和磁化强度与铁磁共振线宽均呈现上升的趋势,在8 nm时拥有较好的综合性能:4πMs=12604 Gs,Hc//=8.99 Oe,?H=84.24 Oe;高饱和磁化强度的Fe膜对NiFe薄膜的钉扎可以有效地激发垂直自旋驻波。当Fe膜的厚度从4 nm增加到15 nm时,垂直自旋驻波共振场(HP)从133 Oe增加到379 Oe,垂直自旋驻波线宽(?Hp)从68 Oe增加到了148 Oe;随着Fe膜厚度的增加,?H从111.5 Oe增加到140.3 Oe,A从22.1×10-12J/m降低至7.8×10-12 J/m。最后,基于综合性能较好的Fe/NiFe/Fe多层薄膜制备了微带带阻滤波器,在室温下测试结果表明,其实现了带阻滤波器的基本特性,相比于NiFe单层薄膜微带滤波器,自旋钉扎的Fe/NiFe/Fe多层薄膜微带带阻滤波器的中心频率提高了1.9GHz。对于Fe/NiFe/Fe多层薄膜微带带阻滤波器随着线宽增加,中心频率向高场移动,但带内衰减较小;相对于直线型结构,弯曲型结构拥有更大的带内衰减。
钟秋雨,刘昕,陈川,孙科,邬传健,郭荣迪,余忠,兰中文[3](2020)在《膜厚对NiFe单层膜及NiFe/FeMn双层膜性能的影响对比研究》文中进行了进一步梳理采用直流磁控溅射法在Si(111)基片上制备不同厚度的Ni Fe单层膜、NiFe/FeMn双层膜,结合原子力显微镜(AFM)、振动样品磁强计(VSM)及电子顺磁共振(EPR)波谱仪研究了纳米膜的微观形貌、表面粗糙度、静磁性能及微波磁性能。结果表明,相对于Ni Fe单层膜,反铁磁性覆盖层FeMn的引入,使Ni Fe/FeMn双层膜的共振场(Hres)下降,与自旋波共振相关的有效交换场得以提升,说明在一定的外加稳恒磁场下,利用铁磁/反铁磁(FM/AF)多层膜结构所产生的钉扎效应能够提高薄膜的共振频率。在20~70 nm的NiFe薄膜厚度范围内,单层膜的共振场为1289~1354Oe,而双层膜的共振场降至1089~1118 Oe。
林凡庆[4](2020)在《YIG高频软磁薄膜铁磁共振和自旋波共振特性研究》文中进行了进一步梳理随着电子元器件逐渐向集成化和小型化的方向发展,高功耗问题日益严重,传统的基于电子电荷属性的器件已经不能满足发展的要求,摩尔定律也不再适用,从而利用电子的自旋属性实现数据的存储、传输和处理成为近年来的研究热点。铁磁共振和自旋波共振是磁化动力学的主要研究内容。相比于电磁波,自旋波具有更多样化的色散关系和同等频率下更短的波长,且在传播过程中焦耳热极低,因此在信息传输处理方面具有重大的应用前景。同时,对自旋波的研究也推动了自旋流的产生、输运、探测和控制的研究。铁磁绝缘体钇铁石榴石(Y3Fe5O12,YIG)作为目前为止发现的磁阻尼最低的材料,是研究铁磁共振和自旋波的最佳材料,被广泛地应用于自旋电子学的研究。本学位论文中,我们研究了高质量YIG靶材和薄膜的制备方法,并系统研究了YIG薄膜的铁磁共振和自旋波传播特性。主要研究结果如下:1、利用固相烧结法制备了YIG靶材,探究了不同烧结温度对YIG靶材的影响。最终在预烧温度1100℃,烧结温度1350℃且保温6小时的条件下制成了致密度高、晶粒大小均匀、气孔少、无二次生长现象、呈单一YIG相的YIG靶材。利用自制的YIG靶材,通过脉冲激光沉积法在不同晶向的钆镓石榴石(Gd3Ga5O12,GGG)衬底上制备了高质量的YIG薄膜,探究了氧气压强、沉积时间对YIG薄膜的影响。研究发现,在氧压5 Pa、沉积温度750℃、激光频率3 Hz条件下,YIG薄膜磁学性能得到优化。研究了YIG薄膜的不同晶体取向对结构和软磁性能的影响。此外,利用定场扫频和定频扫场铁磁共振研究了YIG薄膜的铁磁共振线宽随外加磁场的变化关系。2、利用矢量网络分析仪,通过输入微带线在YIG波导的一端激发自旋波并通过输出微带线在YIG波导的另一端接收到达的自旋波信号,系统研究了微米厚度YIG薄膜中传播的静磁自旋波。我们通过自旋波传播谱,得到了表面自旋波、背向体自旋波、正向体自旋波三种模式自旋波的色散关系、群速度及其随外加磁场强度的变化关系,并研究了输入微带线与输出微带线距离对自旋波传播的影响。发现了表面自旋波的单向传播性,并给予了理论解释。3、当外加偏置磁场垂直于YIG薄膜表面时,发现了铁磁共振频率和正向体自旋波频率的驰豫性。施加恒定大小的垂直膜面的外磁场后,铁磁共振频率和正向体自旋波频率不会立刻趋于稳定,而是表现出频率随时间逐渐降低的驰豫过程。驰豫时间超过30分钟,频移量在15.15-24.70 MHz之间,且频率下降速率随着时间逐渐变缓。通过比较不同外加磁场强度下的驰豫现象发现,磁场越强时,频率下降的越快且驰豫时间越短。共振频移现象可归因于YIG/GGG界面处钉扎层中的磁矩在外场作用下发生脱钉扎,而缓慢地从平行膜面方向转到垂直膜面方向。利用频移量和YIG薄膜的厚度,可以推导出钉扎层厚度的理论值为9.48-15.46 nm。共振频移现象的发现对自旋波器件的设计有重大的意义。
陈倩[5](2020)在《磁性薄膜中的自旋动力学研究》文中研究指明磁动力学过程的研究对基础物理的发展和自旋电子学器件性能的提高都有着重要意义。随着磁性材料结构和有效场分布的变化,磁矩的集体进动表现出多种多样的模式。这些丰富的磁动力学过程反应了磁性材料的磁动力学性质,并可通过多种手段进行调控。本论文系统研究了坡莫合金(permalloy,Py)铁磁连续薄膜及微纳米结构中的磁矩进动的各类模式,以及Nd基非磁材料-坡莫合金磁性异质结和磁性多层膜中磁动力学过程,主要的研究内容概括如下:1.坡莫合金薄膜中的各类自旋进动模式的形成条件和调控方式在观察到Py连续薄膜中垂直膜面的自旋驻波进动模式基础上,我们发现微量稀土(rare earth,RE)掺杂即可显着调控Py100-xREx(RE=Gd、Nd和Tb)薄膜中的静态和动态磁性。其中3 at.%的Nd掺杂即可导致Py-RE的交换系数有近44%的衰减;4 at.%的Tb掺入就能使Py-RE的Gilbert阻尼因子(α)增加至Py本征阻尼的12.5倍。通过设计具有不同尺寸和间距的Py微纳米矩形单元阵列,我们观察到了各类面内自旋驻波进动模式。结合理论拟合和微磁学模拟,我们发现具有不同模式数的面内自旋驻波的边界钉扎系数不同,取决于靠近边界处的磁矩的动态钉扎作用。2.Nd基非磁材料-坡莫合金磁性异质结中的磁动力学通过在Py连续薄膜上覆盖轻稀土Nd基非磁薄膜,我们成功实现对Py动态磁性的调控。在Py/Nd异质结中,Py薄膜的Gilbert阻尼因子随Nd覆盖层厚度的增加而先增加后趋于稳定,最大增量在Py本征阻尼的6倍以上。通过逆自旋霍尔效应测试和在界面插入非磁层Cu,我们证明了Py/Nd异质结中磁阻尼增量主要来自于界面作用。利用这种界面性质,通过在Cu纳米薄膜中掺杂Nd,可同时实现对Py/CuNd异质结界面状态和非磁层自旋轨道耦合的设计,进而有效调控了Py的磁阻尼。3.磁子阀结构中自旋层间传输及其调控通过设计Py/Cu/FeCoTb磁性多层膜结构,我们研究了两磁层的磁化取向对Py动态磁性的影响。结果显示,在两磁层静态交换耦合可以忽略不计的情况下,当相对磁化取向由面内平行状态(P)变为反平行状态(AP)时,层间相互作用和Py的磁阻尼都增大;在AP状态下的Gilbert阻尼因子是其在P状态下时的5倍;表明在AP状态下自旋信号在层间传输过程中受到的损耗更多,自旋弛豫更快。利用时间分辨磁光克尔效应技术,我们研究了磁子间相互作用和界面损耗对自旋阀中磁子传输的影响。通过比较Py/Cu/FeCo和Py/Cu/Py这两种自旋阀结构,我们证明磁子间的相互作用与其本征频率有关,本征频率接近的磁子间相互作用相对较小;通过研究有稀土插入层的Py/Tb/Cu/FeCo/Gd自旋阀结构,我们发现稀土插入层会增加自旋角动量在界面处的损耗,从而间接地减小两铁磁层中磁子的相互作用强度。这项研究对以磁子阀为基础的磁子器件的发展有重要的推动作用。
赵晨博[6](2020)在《异质结构中磁子-声子以及磁子-磁子耦合的磁化动力学研究》文中提出自旋波(磁子)在信息处理和传输方面表现出了巨大的潜力,但其低激发效率和高耗散强度限制了它的实际应用。同时,传统的微波器件也面临着芯片微型化的挑战。而在单晶衬底上传播的声波(声子)具有低耗散特性、短波长(GHz频率的典型波长在微米量级)、不能在真空中传播等优势,更适用于通讯和信息处理。如果利用声子作为信息处理和传递的手段与载体,则有望得到新一代低功耗、高效率、微型化的移动通讯芯片。因此,实现声子与磁子、磁子与磁子的耦合,并进一步研究其耦合特性,是拓宽自旋电子学和声波器件应用和发展的重要课题之一。本论文主要围绕磁性异质纳米结构中声子-磁子、磁子-磁子的非共振耦合和共振耦合展开。在声波器件中实现了声子-磁子共振耦合,研究了磁子-声子相互作用机制,并且在表面声波(SAW)器件中实现了磁场对声子输运的调控;在磁子-磁子共振耦合器件中实现了非原位自旋波的探测;最后通过磁-弹耦合效应改善了Co基非晶带的巨磁阻抗效应以及磁场灵敏度,并研究了磁性异质结构中的巨磁阻抗效应。本文主要内容如下:1、磁性异质结构中声子-磁子的非共振耦合与共振耦合。系统研究了LiNbO3基底上SAW器件的制备、表征以及不同传播方向SAW的传输特性和谐波性质。在此基础上,研究了FeGa/LiNbO3和Ni/LiNbO3器件中,SAW对磁性薄膜磁化翻转的影响、SAW驱动Ni磁化翻转过程中的能量吸收以及相互作用机制。接着,利用SAW器件的谐波性质,系统研究了Ni/LiNbO3退火器件中声子-磁子的共振耦合,成功实现了SAW驱动铁磁共振(SAW-FMR),提出了声子-磁子共振耦合机制,成功解释了磁传输系数的线型,并实现了磁场对声子输运的调控。最后,在SAW-FMR器件中,通过布里渊光散射仪(BLS)实现了声子-磁子的共振耦合的可视化研究,为SAW激发自旋波奠定了基础。2、界面耦合主导的磁性异质结构中的磁子-磁子耦合:(1)系统研究了AAO/Fe纳米线阵列/Py磁性异质结构中,Fe纳米线阵列和Py的界面交换耦合对此异质结构的静态磁特性以及动态磁特性的影响。研究发现纳米刷子结构的静态磁特性主要由Fe纳米线阵列主导,而其动态磁特性主要由Py薄膜主导。Py薄膜与Fe纳米线阵列的交换耦合作用,可以削弱Fe纳米线阵列的形状各向异性;同时,交换耦合作用又可以影响Py薄膜的磁矩分布、铁磁共振以及自旋波激发等;(2)系统研究了Py/YIG/GGG磁性异质结构中磁子-磁子的共振耦合。这种磁子体系的耦合由两层膜之间的界面耦合作用主导,可以实现两个独立磁子体系之间的磁子相干转化,例如,从导体到绝缘体、从一致模式到非一致模式、从高阻尼体系到低阻尼模式。实验中通过非原位器件设计并结合自旋波的传输特性,实现了磁矩进动激发和探测电路的分离。并且通过BLS研究了YIG中垂直自旋驻波(PSSW)的传输和耗散特性,证明了PSSW在非原位自旋器件中的重要性。3、(1)基于磁-弹耦合效应,通过深冷处理方法改善了Co基非晶带的软磁特性以及阻抗特性,并结合深冷处理和高温热处理实现了非对称GMI效应,提高了GMI磁场灵敏度。并且在深冷处理的Fe基和Co基非晶带中观测到了缺陷移动导致的阻抗异常驰豫现象。最后,建立了基于磁-弹耦合的模型,成功解释了Co基非晶带出现低磁场灵敏度的原因;(2)在磁性异质结构中优化了Fe基非晶带的阻抗特性,并且得到了适用于传感器应用的宽磁场范围的线性阻抗线性区域。最后,建立了F2/F1/F2磁性异质结构模型,并成功解释了磁性包覆层和非晶带的磁导率、电导率以及厚度比值对阻抗特性的影响。
魏钰睿[7](2020)在《垂直各向异性对钯基铁磁薄膜中磁畴/磁畴壁运动以及斯格明子的调控》文中提出现如今,随着5G和物联网时代的到来,越来越多的高科技电子产品走进了人们的世界,由此而带来的是便捷、舒适和互联互通的生活。然而,高科技电子产品所对应的电子元器件在使用过程中出现了越来越多的问题,例如读取速度慢、寿命短以及功耗较高等。如何更好地解决这些问题对于未来的信息存储和低功耗逻辑器件的发展是至关重要的。伴随着以拓扑磁性材料研究为基础的自旋电子学的快速发展,磁性超薄膜材料中磁畴/磁畴壁动力学的调控成为了科学研究的焦点,特别是探究新的调控方式对于磁畴壁动力学的基础研究及在未来低功耗器件中的应用来说是非常重要的。斯格明子由于尺寸小、驱动电流密度低和稳定性好等优点,其有望作为未来高密度和低能耗器件的重要载体。然而,斯格明子在器件实用化的过程中依然面临着很多问题,例如室温下能稳定斯格明子的材料比较少、斯格明子的稳定依赖于外场的存在等。因此,如何实现室温零场下稳定存在的斯格明子现在依旧是研究的热点。围绕着上述问题,本论文以垂直各向异性对钯基铁磁性薄膜中畴壁动力学和斯格明子的调控为研究主题,通过磁控溅射的方法制备了[Co/Pd]n/Py磁性超薄膜体系、Pd/Co/Ru磁性异质结以及Pd/Co/Pd多层膜材料体系,利用铁磁共振、磁畴观测和微磁学模拟等多种手段来探究其中的变化规律。主要的研究内容如下:1.研究了对[Co/Pd]n/Py磁性超薄膜体系高频特性的调控。通过铁磁共振的研究得到了在室温和低温下Co/Pd的周期数对[Co/Pd]n/Py磁性薄膜的高频特性调控的变化规律。结果表明,当温度从300 K降低到50 K时,铁磁共振的共振场Hr会减小,铁磁共振的共振线宽(35)H会增大。利用一阶反转曲线(FORC)研究了[Co/Pd]6/Py磁性薄膜中的自旋重取向转变过程,并且通过2D和3D FORC相图得到了自旋重取向转变过程中磁畴相的变化规律。从结果中可以看到,在自旋重取向过程中磁畴相从垂直相变为多畴相。通过低温下的铁磁共振得到了[Co/Pd]6/Py磁性薄膜在自旋重取向转变过程中高频特性的变化规律。利用磁力显微镜的观测并研究了垂直加场和倾斜磁化后[Co/Pd]4/Py磁性薄膜中剩磁态下磁泡演变过程的变化规律。通过微磁学模拟的方法研究了磁泡的演变过程及其变化规律。利用铁磁共振的方法研究了[Co/Pd]4/Py磁性薄膜中亚稳态磁泡和磁化饱和态的高频特性,并且得到了这两种状态下高频响应的变化规律。研究结果表明,亚稳态磁泡所对应磁谱的共振峰比磁化饱和态所对应磁谱的共振峰要宽。2.在[Co/Pd]2/Py3nm磁性超薄膜体系和Pd/Co/Ru磁性异质结中,研究了表面声波辅助磁畴壁运动的变化规律。通过激光直写、离子束刻蚀和磁控溅射的方法得到了表面声波器件,并在该器件上制备了[Co/Pd]2/Pd(t nm)/Py磁性多层膜和Pd/Co/Ru磁性异质结。利用极向磁光克尔显微镜观测了上述样品中的磁畴结构。通过不同厚度的非磁性金属Pd的插入来研究[Co/Pd]2/Pd(t nm)/Py磁性超薄膜体系中垂直各向异性(PMA)改变过程中由脉冲磁场和表面声波驱动磁畴壁运动的变化规律。通过磁光克尔显微镜的方法测试了Pd/Co/Ru磁性异质结中的DMI,并且研究了Pd/Co/Ru磁性异质结中由脉冲磁场和表面声波驱动的磁畴壁运动变化规律。研究结果表明,可以通过改变垂直各向异性和界面的DMI来调控表面声波辅助磁畴壁运动的速度大小。3.在斯格明子的调控研究中,通过在[Pd/Co/Pd]n多层膜中调整Co层、Pd层的厚度和周期数来调节Keff和DMI界面,并研究了室温零场下斯格明子和高密度斯格明子的演变过程。通过振动样品磁强计(VSM)表征了[Pd/Co/Pd]n多层膜的静态磁性。在结构对称方面,利用磁力显微镜的观测研究并得到了[Pd(3)/Co(0.4)/Pd(3)]n多层膜中室温零场下斯格明子的变化规律以及[Pd(3)/Co(0.6、0.8、1.0)/Pd(3)]n多层膜中剩磁态下磁畴的演变过程。通过微磁学模拟的方法研究了这种零场斯格明子的演变过程及其变化规律。在结构不对称方面,利用洛伦兹透射电镜研究了[Pd/Co/Pd]n多层膜中斯格明子随外加磁场的演变过程及其变化规律。通过一阶反转曲线相图来研究并帮助理解[Pd/Co/Pd]n多层膜样品中斯格明子的演变过程。
杨凯丽[8](2019)在《磁性薄膜中表面自旋波的性质》文中认为本文采用量子统计格林函数方法和海森堡模型研究了对称和非对称磁性薄膜的自旋波谱,自旋波态密度、表面自旋波和自旋波的空间分布。研究温度、外磁场、表面交换耦合、表面各向异性和薄膜厚度对表面二维布里渊区中表面自旋波存在区域和表面自旋波频率的影响。对于对称和非对称磁性薄膜,随着温度和外磁场的增加,声学和光学表面自旋波的存在区域先增大后减小。具有易平面表面各向异性的磁性薄膜的声学表面自旋波的存在区域比具有易轴表面各向异性的磁性薄膜的声学表面自旋波的存在区域大。而具有易平面表面各向异性的磁性薄膜的光学表面自旋波的存在区域比具有易轴表面各向异性的磁性薄膜的光学表面自旋波的存在区域小。发现几个特殊的频率区间,在特殊自旋波频率区间内,薄膜中呈现出有趣的自旋波分布。对于对称磁性薄膜,随着表面交换耦合的增加,声学表面自旋波的存在区域减小,而光学表面自旋波的存在区域增大。表面自旋波的存在区域随着薄膜厚度的增加而增大。声学和光学表面自旋波频率随着温度的增加而减小,随着外磁场的增强而增大。声学和光学表面自旋波频率随着表面交换耦合和表面各向异性增加而增加,但表面交换耦合和表面各向异性对声学表面自旋波频率的影响较大。随着磁性薄膜厚度的增加,声学和光学表面自旋波频率增大。对于非对称磁性薄膜,随着下表面交换耦合的增加,声学表面自旋波的存在区域减小,而光学表面自旋波的存在区域几乎不变;随着上表面交换耦合的增加,光学表面自旋波的存在区域增加,而声学表面自旋波的存在区域几乎不变。下表面各向异性的变化对光学表面自旋波的存在区域几乎没有影响,上表面各向异性的变化对声学表面自旋波的存在区域几乎没有影响。表面自旋波的存在区域随着薄膜厚度的增加而减小。本文的研究结果丰富了磁性薄膜中的表面自旋波的基础知识,有利于未来基于磁性薄膜的微波器件的建立。
潘丽宁[9](2019)在《坡莫合金薄膜中条纹畴结构高频磁性的调控》文中研究说明在现代科学技术中,电子元器件逐渐向薄膜化、微型化、高频化和集成化的方向发展,并且对于信息的处理速度和传输速度有着更高的要求。例如在第五代移动通信技术(5G)的大力发展中,随着元器件工作频率的提高,也就要求应用在其中的软磁薄膜在GHz频段有更高的共振频率。虽然具有单轴各向异性的软磁薄膜可以获得更高的共振频率,但是这种薄膜只对一个方向的微波场有强响应,当这种薄膜集成于微波器件后将不能再次被改变,应用受到限制。因此如何调控铁磁薄膜在宽频段多方位的微波响应依旧存在着很大的挑战。本论文中选用具有条纹畴结构的软磁薄膜,其铁磁共振频率可以通过外加磁场的方向进行调控。尽管有转动各向异性的条纹畴结构薄膜能够获得可调的共振频率,但在同一种共振模式下,其在各个方向上对微波场的响应都是一致的,也就是说具有条纹畴结构的软磁薄膜的高频磁性具有各向同性的特点。本论文的主要目标旨在研究如何进一步调控条纹畴软磁薄膜在不同方向的共振频率,此外还包含了条纹畴结构薄膜和铁磁双层膜的电学测量。主要内容如下:1、系统的研究了对条纹畴薄膜共振频率的调控。第四章通过微纳加工、斜溅射、磁场热处理等方法来获得一个有效的面内单轴各向异性场,以此来调控条纹畴薄膜的共振频率。即使在同一个共振模式下,薄膜在不同的方向上也有不同的微波响应。磁场热处理虽然并没有在坡莫薄膜中引入明显的面内各向异性,但其对薄膜的形貌、静态和动态性能都有比较大的影响。通过静电纺丝制备不同的取向排列的纳米线,通过纳米线引入的杂散场使得条纹畴结构变弱,从而增强薄膜的软磁性能。第五章分别选择了非金属氧化物SiO2、稀土元素Dy以及过渡金属Zr对条纹畴薄膜进行掺杂,结果显示:掺杂可以在小范围内对条纹畴薄膜的共振频率和阻尼因子进行调控。2、由于坡莫合金中的条纹畴结构会随着外加磁场而发生变化,从而影响薄膜的高频磁性的探测和分析。传统的自旋整流电压信号是通过扫磁场的方式测量得到的,然而这种方法不适用条纹畴结构。因此我们在第六章提出了扫频自旋整流效应(SRE)来测试条纹畴结构薄膜,继而分析样品的高频磁特性。此外,通过对交换偏置双层膜MnIr/NiFe的电压信号的测试,不仅从电压谱可以简便的得出其交换偏置场,同时也对这个体系共振和非共振的SRE信号进行分析,确定这两种效应分别来源于磁化反转和铁磁共振。接下来又研究了基于自旋霍尔效应的Py/Pt双层膜中的ST-FMR,随着Pt的厚度的增加,自旋泵浦效应越来越弱,从而导致双层膜的阻尼减小。后又在样品中通入正负DC电流产生的自旋流会引起一个类阻尼的力矩作用在磁化强度上,进而对体系的阻尼进一步的调控,通过共振线宽与DC电流的关系可以得出自旋流与电流之比Js /Jc。
钟秋雨[10](2019)在《NiFe纳米膜的表面电子自旋钉扎技术研究》文中认为近年来,电子信息产业飞速发展,磁电子器件也朝着微小型化、高频化、高度集成化的方向产生了巨大的变革。为了适应日新月异的国防电子及卫星移动通信系统发展需求,新型磁材料/结构的工作频率,信号强度和集成化程度亟需进一步提升。而各类磁电子器件中,基于磁性薄膜制备的器件具有空间占有体积小这一明显优势。通常情况下,其性能的调控可由磁性薄膜材料、结构的选取以及工艺参数的改变来实现,操作简易灵活,在微波/毫米波段的应用备受瞩目。其中,金属软磁薄膜的饱和磁化强度4πMs和铁磁共振(FMR)频率fFMR较高,磁导率μ较大,理论实验探究及应用已较为深入广泛。通过改变薄膜厚度等工艺参数,即可实现对其饱和磁化强度、共振频率、铁磁共振线宽等磁性能的调控。与此同时,自旋波共振理论被提出以来,大量科学研究表明,磁性薄膜的自旋波共振(非一致进动模式)频率相比铁磁共振(一致进动)频率有显着提升,且自旋波理论对薄膜表界面等问题的探究也具有十分重要的意义。因此,自旋波模式的激发是一种能切实有效调控薄膜磁性能的方法,也成为了相关领域目前的热点课题。综上所述,本文从实现可行性、难易程度及研究前景等方面综合考虑,选用铁磁/反铁磁(FM/AF)多层薄膜结构,利用FeMn对NiFe薄膜表面电子自旋的钉扎来激发自旋波共振。本文采用直流磁控溅射法在7×7mm2Si(111)基片上制备薄膜,系统研究了不同FM、AF层厚度的NiFe单层纳米薄膜、NiFe/FeMn双层薄膜、FeMn/NiFe/FeMn三层薄膜的微观形貌、静磁性能和微波磁性能,借助原子力显微镜(AFM)、振动样品磁强计(VSM)及电子顺磁共振(EPR)波谱仪,对其形貌和性能进行表征与测试。其中,FM层厚度范围为2070nm,AF层厚度为315nm。此外,还利用角分辨X射线光电子能谱(ARXPS)研究了NiFe和FeMn薄膜在自然环境下的表面氧化层厚度。首先,在自然环境下,NiFe和FeMn薄膜均易被氧化,选取20°、35°、45°、60°、75°、90°为掠射角,进行ARXPS定量分析,研究发现:Ni、Fe、Mn的主要氧化物分别为NiO、Fe2O3、MnO2。随着掠射角增大,探测深度增加,各元素的单质含量增多,对应氧化物含量减少。采用最小二乘法线性拟合,最终得到NiFe薄膜中的Ni、Fe以及FeMn薄膜中的Fe、Mn的氧化层厚度分别为:0.43nm、0.71nm、0.74nm、0.90nm。其次,对NiFe膜厚不同的NiFe单层膜、NiFe/FeMn(5nm)双层膜、FeMn(5nm)/NiFe/FeMn(5nm)三层膜的磁性能及表面电子自旋钉扎技术进行研究。结果表明,在相同结构的同一组薄膜内,薄膜的饱和磁化强度随着NiFe膜厚的增大而整体上升。而就不同薄膜结构的三组样品整体而言,经钉扎后的薄膜共振场明显较小,且双边钉扎比单边钉扎的共振场下降更为明显,但相应的饱和磁化强度整体却略有下降,交换偏置现象也不甚明显。这是由于自旋波激励产生的有效交换场增大,即利用FeMn薄膜对NiFe表面电子自旋进行钉扎,有效激发了自旋波共振,若在外加稳恒磁场一定的情况下,则表现为共振频率的提高。此外,还发现薄膜的静磁性能和线宽均与薄膜质量、生长过程中造成的表面粗糙度变化有关。最后,对FeMn膜厚不同的NiFe(40nm)/FeMn双层膜、FeMn/NiFe(40nm)/FeMn三层膜的磁性能及表面电子自旋钉扎技术进行研究。结果表明,在相同结构的同一组薄膜内,饱和磁化强度随着FeMn厚度的增大呈现出整体下降的趋势,二者的矫顽力则均为先增大后减小,存在峰值。对于双层膜样品,在反铁磁层即FeMn薄膜厚度为tAF=3nm时,由于覆盖层太薄且未引入缓冲层改善成膜质量,磁滞回线表现出的软磁性能较差。而相比于双层膜整体而言,三层膜的交换偏置场Hex有略微的上升,但数值依然较小,不足以产生明显的交换偏置现象或足够大的有关的各向异性。随着FeMn厚度的增大,两组薄膜的共振场都逐渐下降,并且双边钉扎的共振场依然低于单边钉扎。此外,虽然三层膜的表面粗糙度变化最为稳定,数值也最小,但其整体线宽却较高,这与其薄膜结构带来的界面耦合有关。
二、两层对称铁磁薄膜中的自旋波共振(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、两层对称铁磁薄膜中的自旋波共振(论文提纲范文)
(1)磁畴结构对条纹畴薄膜磁化动力学影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 软磁薄膜的发展现状 |
1.2 具有条纹畴结构的软磁薄膜 |
1.3 本论文的工作内容、目的及意义 |
第二章 磁性理论基础 |
2.1 软磁薄膜材料的能量 |
2.1.1 退磁能 |
2.1.2 磁晶各向异性能 |
2.1.3 交换作用能 |
2.2 磁畴理论 |
2.2.1 磁畴和畴壁 |
2.2.2 条纹畴 |
2.3 磁滞回线 |
2.4 磁化动力学机制 |
2.4.1 磁化强度的进动方程 |
2.4.2 具有面内单轴各向异性的薄膜的进动过程 |
第三章 表面钉扎对坡莫合金中条纹畴结构和高频微波磁性的影响 |
引言 |
3.1 表面钉扎对具有条纹畴结构的坡莫合金薄膜的磁化动力学的影响 |
3.1.1 薄膜的制备 |
3.1.2 薄膜结构及其静态磁性 |
3.1.3 薄膜的动态磁特性 |
3.2 坡莫合金薄膜厚度对条纹畴结构中表面钉扎的影响 |
3.2.1 薄膜的制备 |
3.2.2 薄膜结构及其静态磁性 |
3.2.3 薄膜的动态磁特性 |
3.3 本章总结 |
第四章 反铁磁对条纹畴薄膜及其高频微波磁性的影响 |
引言 |
4.1 反铁磁层厚度对具有条纹畴结构的反铁磁/铁磁双层薄膜的磁化动力学的影响 |
4.1.1 薄膜的制备 |
4.1.2 薄膜结构及静态磁性 |
4.1.3 薄膜的动态磁特性 |
4.2 热处理对具有条纹畴结构的反铁磁/铁磁双层薄膜的磁化动力学的影响 |
4.2.1 薄膜的制备 |
4.2.2 薄膜结构及静态磁性 |
4.2.3 薄膜的动态磁特性 |
4.3 本章总结 |
第五章 铁磁层对条纹畴薄膜及其高频微波磁性的影响 |
引言 |
5.1 成分梯度对Co Zr薄膜的磁畴结构及高频微波磁性的影响 |
5.1.1 薄膜的制备 |
5.1.2 薄膜结构及静态磁性 |
5.1.3 薄膜的动态磁特性 |
5.2 铁磁层厚度对铁磁/铁磁双层薄膜的磁化动力力学影响 |
5.2.1 薄膜的制备 |
5.2.2 薄膜的结构及静态磁性 |
5.2.3 薄膜的动态磁特性 |
5.3 本章总结 |
第六章 总结和展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
致谢 |
(2)自旋钉扎的磁性纳米薄膜制备及在微带滤波器中应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 多层磁性薄膜的研究现状 |
1.2.1 铁磁/反铁磁多层薄膜的研究现状 |
1.2.2 铁磁/铁磁多层薄膜的研究现状 |
1.3 微带滤波器的发展现状 |
1.3.1 铁氧体微带滤波器的发展现状 |
1.3.2 金属薄膜微带滤波器的发展现状 |
1.4 论文主要研究内容 |
第二章 薄膜样品的制备工艺与测试原理 |
2.1 薄膜的制备工艺及其原理 |
2.2 薄膜显微结构测试原理 |
2.2.1 SPM的工作原理 |
2.2.2 SPM的成像模式 |
2.3 振动样品磁强计测试原理 |
2.4 薄膜微波性能测试原理 |
第三章 NiFe/FeMn/NiFe薄膜的制备研究 |
3.1 引言 |
3.2 NiFe薄膜厚度对NiFe/FeMn/NiFe薄膜的性能影响 |
3.2.1 NiFe薄膜厚度对显微结构的影响 |
3.2.2 NiFe薄膜厚度对静磁性能的影响 |
3.2.3 NiFe薄膜厚度对微波性能的影响 |
3.3 FeMn薄膜厚度对NiFe/FeMn/NiFe薄膜的性能影响 |
3.3.1 FeMn薄膜厚度对显微结构的影响 |
3.3.2 FeMn薄膜厚度对静磁性能的影响 |
3.3.3 FeMn薄膜厚度对微波性能的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 FeMn/NiFe/FeMn薄膜的制备研究 |
4.1 引言 |
4.2 NiFe薄膜厚度对FeMn/NiFe/FeMn薄膜的性能影响 |
4.2.1 NiFe薄膜厚度对显微结构的影响 |
4.2.2 NiFe薄膜厚度对静磁性能的影响 |
4.2.3 NiFe薄膜厚度对微波性能的影响 |
4.3 FeMn薄膜厚度对FeMn/NiFe/FeMn薄膜的性能影响 |
4.3.1 FeMn薄膜厚度对显微结构的影响 |
4.3.2 FeMn薄膜厚度对静磁性能的影响 |
4.3.3 FeMn薄膜厚度对微波性能的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 低饱和磁化强度薄膜对NiFe薄膜的钉扎作用研究 |
5.1 引言 |
5.2 Ni膜厚度对Ni/NiFe/Ni薄膜的性能影响 |
5.2.1 Ni膜厚度对显微结构的影响 |
5.2.2 Ni膜厚度对静磁性能的影响 |
5.2.3 Ni膜厚度对微波性能的影响 |
5.3 Ni/NiFe/Ni薄膜的PSSW共振场与Ni膜厚度依赖性研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 高饱和磁化强度薄膜对NiFe薄膜的钉扎作用研究 |
6.1 引言 |
6.2 Fe膜厚度对Fe/NiFe/Fe薄膜的性能影响 |
6.2.1 Fe膜厚度对显微结构的影响 |
6.2.2 Fe膜厚度对静磁性能的影响 |
6.2.3 Fe膜厚度对微波性能的影响 |
6.3 Fe/NiFe/Fe薄膜的PSSW共振场与Fe膜厚度依赖性研究 |
6.4 本章小结 |
第七章 微带滤波器的设计与实现 |
7.1 引言 |
7.2 微带滤波器的工作原理 |
7.3 微带滤波器的制备工艺简介 |
7.4 带阻滤波器的制备与测试 |
7.5 本章小结 |
第八章 全文总结与展望 |
8.1 全文总结 |
8.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
(3)膜厚对NiFe单层膜及NiFe/FeMn双层膜性能的影响对比研究(论文提纲范文)
1 引言 |
2 实验 |
3 结果与讨论 |
3.1 显微形貌及表面粗糙度 |
3.2 静磁性能 |
3.3 微波磁性能 |
4 结论 |
(4)YIG高频软磁薄膜铁磁共振和自旋波共振特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 自旋波及其优点 |
1.3 钇铁石榴石YIG简介 |
1.4 铁磁共振和自旋波理论 |
1.4.1 铁磁共振 |
1.4.2 自旋波 |
1.5 自旋波的激发与探测 |
1.6 本论文的研究内容 |
第二章 YIG靶材及薄膜制备和性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 YIG靶材制备 |
2.2.1 YIG靶材制备过程 |
2.2.2 YIG靶材性能表征 |
2.3 YIG薄膜制备和性能研究 |
2.3.1 YIG薄膜制备 |
2.3.2 YIG薄膜结构与磁性表征 |
2.4 本章小结 |
第三章 YIG自旋波动力学研究 |
3.1 引言 |
3.2 自旋波在YIG薄膜中的激发、传播与探测 |
3.2.1 自旋波测试装置 |
3.2.2 三种模式自旋波的测量与理论计算 |
3.2.3 表面自旋波的单向传播 |
3.3 本章小结 |
第四章 铁磁共振频率和自旋波传播频率的驰豫性 |
4.1 引言 |
4.2 样品表征及磁化驰豫现象研究 |
4.2.1 样品表征 |
4.2.2 面外磁化铁磁共振频率驰豫现象 |
4.2.3 正向体自旋波频率驰豫现象 |
4.3 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间的科研成果 |
致谢 |
(5)磁性薄膜中的自旋动力学研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究现状和动机 |
1.3 基本概念及理论 |
1.3.1 自发磁化的交换作用理论 |
1.3.2 铁磁薄膜中的能量 |
1.3.3 磁化动力学过程 |
1.4 主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 基本方法及原理 |
2.1 薄膜的制备 |
2.1.1 磁控溅射 |
2.1.2 电子束蒸发 |
2.1.3 微纳加工技术 |
2.2 厚度和结构表征 |
2.2.1 X射线衍射(X-ray diffraction, XRD) |
2.2.2 扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)及X射线能谱仪(energydispersive X-ray detector,EDX) |
2.2.3 透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM) |
2.3 物性测量 |
2.3.1 振动样品磁强计(vibrating sample magnetometer, VSM) |
2.3.2 X射线磁圆二色(X-ray magnetic circular dichroism, XMCD) |
2.3.3 铁磁共振技术(ferromagnetic resonance, FMR) |
2.3.4 时间分辨磁光克尔效应(time-resolved magneto-optical Kerr effect, TRMOKE)测量系统 |
2.4 OOMMF微磁学模拟(object oriented micro-magnetic framework,OOMMF) |
2.4.1 理论基础 |
2.4.2 三维模拟标准子类 |
2.4.3 频谱分析 |
参考文献 |
第三章 坡莫合金薄膜中的非一致自旋进动模式研究 |
3.1 坡莫合金连续薄膜中自旋的一致进动 |
3.1.1 坡莫合金薄膜样品的制备和表征 |
3.1.2 磁矩进动过程的铁磁共振研究 |
3.2 稀土掺杂坡莫合金连续膜法向的非一致进动 |
3.2.1 沿膜厚方向非一致进动(PSSW)的形成条件 |
3.2.2 稀土掺杂对坡莫合金静态磁性的调控 |
3.2.3 稀土掺杂坡莫合金中PSSW的研究 |
3.2.4 稀土掺杂对坡莫合金磁动力学阻尼因子的调控 |
3.3 铁磁微纳米阵列中的自旋进动模式 |
3.3.1 铁磁微纳米阵列的制备及其磁动力学探测技术 |
3.3.2 铁磁微纳米阵列中的自旋进动模式及其钉扎系数 |
3.3.3 微磁学模拟 |
本章小结 |
参考文献 |
第四章 Nd基覆盖层对坡莫合金薄膜自旋弛豫过程的调控 |
4.1 Py/Nd异质结中自旋弛豫过程的研究 |
4.1.1 样品的制备和表征 |
4.1.2 自旋弛豫过程的铁磁共振研究 |
4.1.3 非磁层中自旋流的逆自旋霍尔效应检测 |
4.1.4 界面Cu插入层对自旋弛豫的影响 |
4.2 非磁层Nd掺杂对Py/Cu_(1-x)Nd_x结构中自旋弛豫的调控 |
4.2.1 样品的制备和表征 |
4.2.2 Nd掺杂浓度对自旋弛豫的影响 |
4.2.3 Cu_(1-x)Nd_x厚度对自旋弛豫的影响 |
本章小结 |
参考文献 |
第五章 磁子阀结构中自旋层间传输及其调控 |
5.1 相对磁化取向对磁性多层膜磁动力学过程的影响 |
5.1.1 Tb掺杂对FeCo薄膜磁性的调控 |
5.1.2 Cu层厚度对层间耦合的调节 |
5.1.3 不同面内磁化取向下的动态磁性改变 |
5.2 自旋层间传输的超快磁动力学研究 |
5.2.1 样品制备和主要测试方法 |
5.2.2 Py/Cu/FeCo结构中自旋的层间传输 |
5.2.3 Py/Cu/Py结构中自旋的层间传输 |
5.2.4 稀土插层对自旋层间传输的影响 |
本章小结 |
参考文献 |
工作总结与展望 |
博士期间已发表和待发表的学术论文 |
致谢 |
(6)异质结构中磁子-声子以及磁子-磁子耦合的磁化动力学研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 声子器件的发展与应用 |
1.1.1 表面声波驱动的声子电子学 |
1.1.2 量子极限下的声子在超导量子比特中的应用 |
1.2 磁子-磁子的相干耦合 |
1.3 磁-弹耦合调控巨磁阻抗效应的发展 |
1.4 本论文选题依据与研究内容 |
参考文献 |
第二章 理论基础 |
2.1 磁化动力学基础理论 |
2.1.1 磁矩进动方程 |
2.1.2 求解磁矩进动方程 |
2.1.3 受阻尼的磁矩进动 |
2.2 磁子-声子耦合的基本理论 |
2.2.1 磁-弹耦合自由能分析 |
2.2.2 磁子-声子耦合体系中的LLG方程求解 |
2.2.3 磁子-声子耦合的色散关系 |
2.3 磁子-磁子耦合的基本理论 |
2.3.1 层间耦合铁磁双层膜的自由能 |
2.3.2 双层膜体系磁子-磁子耦合的色散关系 |
2.4 巨磁阻抗效应的基本理论 |
参考文献 |
第三章 实验方法以及仪器介绍 |
3.1 磁控溅射 |
3.2 微纳加工技术 |
3.3 矢量网络分析仪(VNA) |
3.3.1 矢量网络分析(VNA)仪的时域分析 |
3.3.2 矢量网络分析(VNA)仪的时域分析原理 |
3.3.3 矢量网络分析仪(VNA)中的Gating功能 |
3.4 布里渊光散射仪(BLS) |
3.5 振动样品磁强计(VSM) |
3.6 X射线光电子能谱仪(XPS) |
3.7 磁光克尔显微镜(MOKE) |
3.8 X-射线衍射仪(XRD) |
3.9 电子自旋共振(ESR) |
3.10 精密阻抗分析仪 |
参考文献 |
第四章 磁性异质结构中表面声波实现的磁子-声子耦合 |
4.1 表面声波器件以及表面声波的传输特性 |
4.1.1 器件制备 |
4.1.2 器件表征 |
4.2 表面声波辅助FeGa薄膜的磁化翻转 |
4.2.1 SAW器件制备以及表征 |
4.2.2 SAW驱动磁化翻转的MOKE观测 |
4.3 表面声波驱动Ni薄膜磁化翻转过程中的能量吸收 |
4.3.1 器件制备以及性能表征 |
4.3.2 Ni薄膜的磁性能表征 |
4.3.3 Ni/LiNbO3器件中SAW与 Ni的相互作用 |
4.3.4 SAW与Ni相互作用的机制 |
4.4 表面声波驱动Ni薄膜的铁磁共振 |
4.4.1 表面声波实现的磁子-声子共振耦合特性以及耦合强度研究 |
4.4.1.1 磁子-声子耦合特性以及耦合的角度依赖性 |
4.4.1.2 磁子-声子耦合特性以及耦合的非对异性 |
4.4.1.3 磁子-声子耦合的色散关系以及耦合强度 |
4.4.2 Ni/LiNbO3异质结构器件中实现的磁子-声子共振耦合 |
4.4.2.1 Ni/LiNbO3异质结构器件以及Ni磁性能表征 |
4.4.2.2 SAW驱动Ni薄膜的FMR |
4.4.2.3 磁子-声子相互作用模型 |
4.4.3 布里渊光散射实现的磁子-声子共振耦合的可视化研究 |
4.4.3.1 IDT上 SAW分布的BLS信号测试 |
4.4.3.2 Ni薄膜中磁子-声子共振耦合的可视化研究 |
4.4.3.3 磁场可调控的SAW干涉条纹 |
4.5 本章小结 |
参考文献 |
第五章 磁性异质结构中的磁子-磁子耦合 |
5.1 纳米刷子磁性异质结构中FeNi薄膜与Fe纳米线阵列的耦合 |
5.1.1 样品制备以及静态磁性表征 |
5.1.2 FeNi薄膜与Fe纳米线的耦合对纳米刷子结构高频磁性能的影响. |
5.2 YIG/Py磁性异质结构中的磁子-磁子耦合以及非原位探测 |
5.2.1 器件制备以及ST-FMR测试 |
5.2.2 YIG/Py异质结构中的自旋波传输 |
5.3 本章小结 |
参考文献 |
第六章 磁-弹耦合以及磁性异质结构对非晶带材巨磁阻抗效应的调控优化 |
6.1 冷热循环处理中磁-弹耦合对于Co基非晶带巨磁阻抗效应的调控 |
6.1.1 冷热循环处理对非晶带材料的晶体结构以及静态磁性能的影响.. |
6.1.2 磁-弹耦合效应对于非晶带巨磁阻抗效应的影响 |
6.1.3 基于磁-弹耦合的模型解释Co基非晶带低场灵敏度 |
6.1.4 深冷处理后非晶带GMI效应的异常驰豫现象 |
6.2 磁性异质结构对于Fe基非晶带GMI效应的优化 |
6.2.1 样品制备以及磁性能表征 |
6.2.2 磁性薄膜包覆对非晶带GMI效应的影响 |
6.2.3 F2/F1/F2 模型解释磁性薄膜包覆对非晶带GMI效应的影响 |
6.3 本章小结 |
参考文献 |
第七章 总结与展望 |
7.1 论文总结 |
7.2 研究展望 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(7)垂直各向异性对钯基铁磁薄膜中磁畴/磁畴壁运动以及斯格明子的调控(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 磁存储技术的发展 |
1.1.1 磁场驱动型MRAM |
1.1.2 STT-MRAM |
1.1.3 SOT-MRAM |
1.1.4 Domain wall memory |
1.1.5 Skyrmion-based memories |
1.2 磁性薄膜的分类 |
1.2.1 软磁性薄膜 |
1.2.2 垂直各向异性薄膜 |
1.3 磁畴壁运动以及斯格明子的应用 |
1.3.1 磁畴壁运动 |
1.3.2 斯格明子的应用 |
1.4 本论文的选题依据和主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 磁性理论基础 |
2.1 磁性薄膜中的各种能量项 |
2.1.1 磁晶各向异性能 |
2.1.2 外磁场能 |
2.1.3 退磁能 |
2.1.4 交换相互作用能 |
2.1.5 Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用能 |
2.2 磁化动力学理论 |
2.2.1 磁共振类型和高频磁导率 |
2.2.2 磁矩进动方程 |
2.2.3 磁矩进动的阻尼 |
2.2.4 软磁薄膜的高频磁谱~([5,13,18]) |
2.3 微磁学模拟 |
参考文献 |
第三章 实验样品的制备及各种测试表征 |
3.1 实验样品的制备方法 |
3.2 实验样品的微加工方法 |
3.2.1 激光直写 |
3.2.2 离子束刻蚀 |
3.3 实验样品的测试表征 |
3.3.1 X射线衍射仪(XRD) |
3.3.2 振动样品磁强计(VSM) |
3.3.3 原子力/磁力显微镜(AFM/MFM) |
3.3.4 矢量网络分析仪(VNA) |
3.3.5 电子自旋共振仪(ESR) |
3.3.6 综合物性测量系统(PPMS) |
3.3.7 透射电子显微镜(TEM) |
3.3.8 磁光克尔显微镜(MOKE) |
参考文献 |
第四章 [Co/Pd]_n/Py磁性超薄膜中磁畴结构及高频性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 周期数n的变化对[Co/Pd]_n/Py磁性超薄膜中软磁薄膜高频特性的调节 |
4.2.1 [Co/Pd]_n/Py磁性超薄膜样品的制备及实验条件 |
4.2.2 结构和静态磁性的表征 |
4.2.3 室温下高频动态磁性的研究 |
4.2.4 低温下高频动态磁性的研究 |
4.2.5 小结 |
4.3 [Co/Pd]_6/Py磁性薄膜中的自旋重取向转变和变温下高频性能研究 |
4.3.1 [Co/Pd]_6/Py磁性薄膜样品的制备及实验条件 |
4.3.2 静态磁性的表征 |
4.3.3 自旋重取向转变过程的研究 |
4.3.4 室温下高频动态磁性的研究 |
4.3.5 低温下高频动态磁性的研究 |
4.3.6 小结 |
4.4 [Co/Pd]_4/Py磁性超薄膜中亚稳态磁泡及高频特性的研究 |
4.4.1 [Co/Pd]_4/Py磁性超薄膜样品的制备及实验条件 |
4.4.2 静态磁性的表征 |
4.4.3 剩磁态下磁泡的演变过程 |
4.4.4 磁泡演变过程的微磁学模拟 |
4.4.5 亚稳态磁泡的高频特性研究 |
4.4.6 小结 |
4.5 本章小结 |
参考文献 |
第五章 磁畴壁运动的调控研究 |
5.1 引言 |
5.2 [Co/Pd]_2/Py3nm磁性超薄膜中磁畴壁运动的调控研究 |
5.2.1 [Co/Pd]_2/Py3nm磁性超薄膜样品的制备及实验条件 |
5.2.2 静态磁性和磁畴结构的表征 |
5.2.3 脉冲磁场驱动磁畴壁运动的调控研究 |
5.2.4 表面声波辅助磁畴壁运动的调控研究 |
5.2.5 小结 |
5.3 Pd/Co/Ru磁性薄膜中磁畴壁运动的调控研究 |
5.3.1 Pd/Co/Ru磁性薄膜样品的制备及实验条件 |
5.3.2 结构形貌和静态磁性的表征 |
5.3.3 Pd/Co/Ru磁性薄膜样品DMI的测试 |
5.3.4 Pd/Co/Ru磁性异质结中磁畴壁运动规律的研究 |
5.3.5 小结 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 磁斯格明子的调控研究 |
6.1 引言 |
6.2 Pd/Co/Pd磁性薄膜体系样品的制备及实验条件 |
6.3 静态磁性的表征 |
6.4 零场斯格明子的调控研究 |
6.4.1 [Pd(3)/Co(0.4)/Pd(3)]_N样品中零场斯格明子的调控 |
6.4.2 剩磁态下磁畴的演变过程 |
6.4.3 零场斯格明子的微磁学模拟 |
6.5 高密度斯格明子的演变过程研究 |
6.6 本章小结 |
参考文献 |
第七章 总结和展望 |
7.1 研究总结 |
7.2 工作展望 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(8)磁性薄膜中表面自旋波的性质(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 纳米材料的发展历程 |
1.2 磁性纳米材料的特性及结构 |
1.2.1 磁性纳米材料的特性 |
1.2.2 磁性纳米材料的结构 |
1.3 磁性薄膜中的表面自旋波 |
1.3.1 磁性薄膜中的自旋波 |
1.3.2 磁性薄膜中的表面自旋波 |
1.4 本论文选题意义及研究方法 |
1.4.1 论文研究意义 |
1.4.2 论文研究方法 |
1.4.3 论文简介 |
第2章 对称磁性薄膜的表面自旋波性质 |
2.1 模型、哈密顿量和理论推导 |
2.2 对称磁性薄膜的自旋波谱 |
2.3 对称磁性薄膜中自旋波的态密度 |
2.4 各磁学参量对表面自旋波存在区域的影响 |
2.4.1 温度对表面自旋波存在区域的影响 |
2.4.2 外磁场对表面自旋波存在区域的影响 |
2.4.3 表面交换耦合对表面自旋波存在区域的影响 |
2.4.4 表面各向异性对表面自旋波存在区域的影响 |
2.4.5 薄膜厚度对表面自旋波存在区域的影响 |
2.5 各磁学参量对表面自旋波频率的影响 |
2.5.1 温度对表面自旋波频率的影响 |
2.5.2 外磁场对表面自旋波频率的影响 |
2.5.3 表面交换耦合对表面自旋波频率的影响 |
2.5.4 表面各向异性对表面自旋波频率的影响 |
2.5.5 薄膜厚度对表面自旋波频率的影响 |
2.6 不同频率区间内的自旋波空间分布 |
2.7 本章小结 |
第3章 非对称磁性薄膜的表面自旋波性质 |
3.1 非对称磁性薄膜的自旋波谱 |
3.2 非对称磁性薄膜中自旋波的空间分布 |
3.3 各磁学参量对表面自旋波存在区域的影响 |
3.3.1 温度对表面自旋波存在区域的影响 |
3.3.2 外磁场对表面自旋波存在区域的影响 |
3.3.3 表面交换耦合对表面自旋波存在区域的影响 |
3.3.4 表面各向异性对表面自旋波存在区域的影响 |
3.3.5 薄膜厚度对表面自旋波存在区域的影响 |
3.4 不同频率区间内的自旋波空间分布 |
3.5 本章小结 |
第4章 结论 |
参考文献 |
在学研究成果 |
致谢 |
(9)坡莫合金薄膜中条纹畴结构高频磁性的调控(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 软磁材料的发展与应用 |
1.2 条纹畴结构的研究现状 |
1.2.1 条纹畴结构的起源和临界厚度 |
1.2.2 条纹畴的唯象模型 |
1.2.3 条纹畴高频的研究现状 |
1.2.4 实验中影响条纹畴形成的因素 |
1.3 本论文的研究动机和主要内容 |
参考文献 |
第二章 磁性理论基础 |
2.1 铁磁材料的静态磁化机制 |
2.1.1 铁磁体的磁滞回线和基本磁参数 |
2.1.2 磁性材料中的磁畴和畴壁 |
2.1.3 随机各向异性模型 |
2.2 磁各向异性理论 |
2.2.1 磁晶各向异性 |
2.2.2 形状各向异性 |
2.2.3 感生各向异性 |
2.2.4 应力各向异性 |
2.3 软磁材料的高频磁共振 |
2.3.1 高频磁导率和自然共振 |
2.3.2 磁化强度进动方程 |
2.3.3 无穷大的样品的进动频率 |
2.3.4 高频磁化率 |
2.3.5 具有面内单轴各向异性的薄膜的进动过程 |
2.3.6 单轴各向异性薄膜的高频磁谱 |
2.3.7 铁磁共振的表达式 |
2.4 自旋整流效应的基本原理 |
2.4.1 各向异性磁电阻和反常霍尔效应 |
2.4.2 广义欧姆定律 |
2.4.3 基于微带线夹具的SRE直流电压 |
参考文献 |
第三章 样品的制备及性能表征 |
3.1 样品的制备方法 |
3.1.1 磁控溅射 |
3.1.2 静电纺丝 |
3.1.3 微纳加工技术 |
3.2 样品的性能表征 |
3.2.1 X射线衍射(XRD) |
3.2.2 扫描电子显微镜(SEM) |
3.2.3 原子力/磁力显微镜(AFM/MFM) |
3.2.4 振动样品磁强计(VSM) |
3.2.5 矢量网络分析仪(VNA) |
参考文献 |
第四章 面内各向异性对条纹畴结构薄膜的高频调控 |
4.1 条纹畴复合薄膜的静态和动态磁性能 |
4.1.1 纳米线/坡莫复合薄膜 |
4.1.2 不同纳米线对坡莫薄膜的各向异性以及高频磁性的影响 |
4.1.3 微米条带结构对条纹畴结构薄膜的高频性能的调控 |
4.2 制备工艺对条纹畴结构薄膜的高频调控 |
4.2.1 不同厚度的坡莫薄膜的静态和动态磁性能 |
4.2.2 斜溅射调控条纹畴结构薄膜的高频磁性 |
4.2.3 磁场热处理对条纹畴结构的高频响应的影响 |
4.3 本章小结 |
参考文献 |
第五章 掺杂对条纹畴结构静态和动态磁性的调控 |
5.1 非金属氧化物二氧化硅掺杂 |
5.2 稀土元素镝掺杂 |
5.3 过渡金属元素锆掺杂 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 利用自旋整流效应研究铁磁薄膜高频性能 |
6.1 条纹畴结构坡莫合金薄膜的高频性能 |
6.1.1 坡莫薄膜的静态磁特性 |
6.1.2 坡莫薄膜的动态磁特性 |
6.2 交换偏置双层膜的磁性能 |
6.2.1 交换偏置双层膜的非共振SRE |
6.2.2 NiFe/IrMn双层膜的交换偏置场 |
6.2.3 交换偏置双层膜的共振SRE |
6.3 自旋转移矩-铁磁共振(ST-FMR) |
6.3.1 ST-FMR的推导过程 |
6.3.2 Py/Pt双层膜的结果分析 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
第七章 总结与展望 |
7.1 本论文的主要研究内容及结论 |
7.2 存在的问题与工作展望 |
附录 图案化对坡莫薄膜磁性能的影响 |
1.1 三明治结构圆盘阵列的静态和动态磁性能 |
1.2 条带调控坡莫薄膜的静态和动态磁性 |
1.3 本章小结 |
参考文献 |
在学期间研究成果 |
致谢 |
(10)NiFe纳米膜的表面电子自旋钉扎技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本课题的研究内容及结构安排 |
第二章 典型磁学参数与主要实验方法 |
2.1 引言 |
2.2 相关磁特性参数 |
2.2.1 磁滞回线及静态磁性能参数 |
2.2.2 共振场及铁磁共振线宽 |
2.3 实验原理及理论基础 |
2.3.1 直流磁控溅射 |
2.3.2 角分辨XPS |
第三章 NiFe和FeMn薄膜的表面氧化层厚度研究 |
3.1 引言 |
3.2 NiFe薄膜氧化层厚度 |
3.2.1 NiFe薄膜中Ni的氧化层厚度 |
3.2.2 NiFe薄膜中Fe的氧化层厚度 |
3.3 FeMn薄膜氧化层厚度 |
3.3.1 FeMn薄膜中Fe的氧化层厚度 |
3.3.2 FeMn薄膜中Mn的氧化层厚度 |
3.4 本章小结 |
第四章 NiFe厚度对不同结构NiFe/FeMn薄膜性能的影响研究 |
4.1 引言 |
4.2 不同NiFe厚度下NiFe单层膜、NiFe/FeMn多层膜的微观形貌 |
4.3 不同NiFe厚度下NiFe单层膜、NiFe/FeMn多层膜的静磁性能 |
4.3.1 不同NiFe厚度下NiFe单层薄膜的静磁性能 |
4.3.2 不同NiFe厚度下NiFe/FeMn双层薄膜的静磁性能 |
4.3.3 不同NiFe厚度下FeMn/NiFe/FeMn三层薄膜的静磁性能 |
4.4 不同NiFe厚度下NiFe单层膜、NiFe/FeMn多层膜的微波磁性能 |
4.4.1 不同NiFe厚度下NiFe单层薄膜的微波磁性能 |
4.4.2 不同NiFe厚度下NiFe/FeMn双层薄膜的微波磁性能 |
4.4.3 不同NiFe厚度下FeMn/NiFe/FeMn三层薄膜的微波磁性能 |
4.5 本章小结 |
第五章 FeMn厚度对不同结构NiFe/FeMn薄膜性能的影响研究 |
5.1 引言 |
5.2 不同FeMn厚度下NiFe/FeMn多层膜的微观形貌 |
5.3 不同FeMn厚度下NiFe/FeMn多层膜的静磁性能 |
5.3.1 不同FeMn厚度下NiFe/FeMn双层薄膜的静磁性能 |
5.3.2 不同FeMn厚度下FeMn/NiFe/FeMn三层薄膜的静磁性能 |
5.4 不同FeMn厚度下NiFe/FeMn多层膜的微波磁性能 |
5.4.1 不同FeMn厚度下NiFe/FeMn双层薄膜的微波磁性能 |
5.4.2 不同FeMn厚度下FeMn/NiFe/FeMn三层薄膜的微波磁性能 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻硕期间取得的研究成果 |
四、两层对称铁磁薄膜中的自旋波共振(论文参考文献)
- [1]磁畴结构对条纹畴薄膜磁化动力学影响研究[D]. 刘美宏. 青岛大学, 2021
- [2]自旋钉扎的磁性纳米薄膜制备及在微带滤波器中应用研究[D]. 刘宇. 电子科技大学, 2020(03)
- [3]膜厚对NiFe单层膜及NiFe/FeMn双层膜性能的影响对比研究[J]. 钟秋雨,刘昕,陈川,孙科,邬传健,郭荣迪,余忠,兰中文. 磁性材料及器件, 2020(04)
- [4]YIG高频软磁薄膜铁磁共振和自旋波共振特性研究[D]. 林凡庆. 青岛大学, 2020(01)
- [5]磁性薄膜中的自旋动力学研究[D]. 陈倩. 东南大学, 2020(02)
- [6]异质结构中磁子-声子以及磁子-磁子耦合的磁化动力学研究[D]. 赵晨博. 兰州大学, 2020
- [7]垂直各向异性对钯基铁磁薄膜中磁畴/磁畴壁运动以及斯格明子的调控[D]. 魏钰睿. 兰州大学, 2020(01)
- [8]磁性薄膜中表面自旋波的性质[D]. 杨凯丽. 沈阳工业大学, 2019(08)
- [9]坡莫合金薄膜中条纹畴结构高频磁性的调控[D]. 潘丽宁. 兰州大学, 2019(08)
- [10]NiFe纳米膜的表面电子自旋钉扎技术研究[D]. 钟秋雨. 电子科技大学, 2019(12)