《不同維度鐵磁材料自旋電子結構模擬、表征與調控》是依託廈門大學，由吳雅苹擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：不同維度鐵磁材料自旋電子結構模擬、表征與調控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳雅苹
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著科學技術的發展，功能材料器件趨於小尺度和低維度，許多新奇特性應運而生，尤其是電子自旋相關研究已成為本領域前沿熱點。項目擬從第一性原理入手，計算不同維度鐵磁材料(Fe、Co、Ni)在不同溫度、磁場下自旋極化能帶結構、自旋分波態密度及其特定能態二維空間分布。在此基礎上，控制生長條件，在石墨烯表面構建鐵磁材料零維量子點、一維量子線及二維超薄結構。利用自旋極化掃描隧道顯微技術，表征不同維度鐵磁材料的表面形貌、原子分辨的自旋電子態結構及其二維空間分布，以了解維度、尺寸與磁各向異性、自旋極化等特性的內在聯繫。研究溫度、強磁場等對低維鐵磁材料表面電子態交換劈裂、自旋密度波、超順磁性等自旋相關特性的影響。進一步在石墨烯等二維表面上構建貴金屬(Pt、Au)二維晶格，深入探索不同維度鐵磁材料與貴金屬的強電子自旋軌道耦合，揭示其影響鐵磁材料特性的微觀物理機制，進而實現對不同維度鐵磁材料自旋特性的調控。
結題摘要
隨著科學技術的發展，功能材料器件趨於小尺度和低維度，許多新奇特性應運而生，尤其是電子自旋相關研究已成為本領域前沿熱點。本項目採用理論實驗相結合的方法，首先對 Fe/MgO 和 Fe1-xCox/MgO 不同尺度異質結構的垂直磁各向異性、自旋極化能帶結構、自旋分波態及其特定能態二維空間分布進行了研究，提出通過選擇合適的 Fe、Co 比例可以使得 Fe1-xCox/MgO 結構獲得比Fe/MgO更強的垂直磁各向異性；並對比Fe/MgO、Fe/FeO/MgO和Fe/FeB/MgO這三種異質界面的穩定構型以及自旋相關態在其界面的耦合作用，發現B在Fe/MgO界面能夠有效的防止界面鐵磁層的氧化，提高界面電子態耦合效率。此外，對Fe吸附單層GaSe材料的結構和自旋電子特性進行了系統的研究，發現Fe原子與其附近的Se和Ga原子之間存在較強的軌道耦合作用，從而使體系獲得自旋極化率為100%的半金屬性。進一步，控制生長條件，在石墨烯片層及具有Moire Patterm的HOPG表面構建Fe、Co零維量子點及一維量子線結構，利用掃描隧道顯微技術表征不同維度鐵磁材料表面形貌及電子態結構，認識了維度相關的電子態耦合特性；並在垂直於樣品表面磁場下製備了Fe/MgO異質結，採用原子力顯微技術和磁光克爾研究其原位外加磁場對材料表面形貌和磁性能的影響，結果顯示隨著磁場的增加，體系的磁矩方向逐漸呈現從面內轉向面外的趨勢，從而實現對其自旋電子特性的調控。以上研究結果為自旋結構材料的設計、構築及特性研究提供了一定的依據，對發展下一代高性能自旋電子器件具有重要意義。
