《反鐵磁單晶超薄膜自旋結構和自旋輸運研究》是依託復旦大學，由吳義政擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：反鐵磁單晶超薄膜自旋結構和自旋輸運研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳義政
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
自旋電子學的進一步發展需要在新型材料中發現新的自旋輸運效應。反鐵磁薄膜材料在自旋電子器件中得到廣泛套用， 主要利用了鐵磁/反鐵磁界面的交換耦合作用，但是反鐵磁薄膜本身的自旋性質和自旋輸運性質較少得到重視。本項目將利用分子束外延和雷射分子束外延技術生長單晶反鐵磁薄膜， 利用同步輻射技術探測反鐵磁自旋性質及其調控方法,進一步探測反鐵磁/鐵磁異質結構交換耦合； 生長高質量的單晶反鐵磁自旋閥和隧道結結構,利用交換耦合作用控制反鐵磁自旋方向，研究其中自旋輸運現象和物理機制，並設計新型的自旋電子器件。
結題摘要
本項目主要是利用分子束外延和雷射分子束外延技術生長單晶反鐵磁薄膜，利用同步輻射技術探測反鐵磁自旋性質及其調控方法,進一步探測反鐵磁/鐵磁異質結構交換耦合,利用交換耦合作用控制反鐵磁自旋方向，探索鐵磁和反鐵磁超薄膜中的自旋相關輸運性質。經過四年的項目實施，我們共發表研究論文25篇， 其中 Phys. Rev. Lett.1篇、Nature communication 1篇，Phys. Rev. B 8篇、Appl. Phys. Lett. 1篇,scientific report 1篇。在國際重要學術會議做邀請報告10次，並組織國際學術會議1次。培養學生11名，其中博士8名，碩士3名。 本項目取得的科學研究成果主要有：（1）外延生長了高質量的Fe/CoO（001）薄膜，利用同步輻射x光磁線二色效應和磁光克爾效應，發現可以利用薄膜應力、原子台階、界面耦合控制反鐵磁自旋的方向，並首次測量反鐵磁磁疇激發的過程和激發能，為反鐵磁自旋電子器件中反鐵磁磁疇的翻轉提供了實驗基礎。（2）研究了單晶CoO/NiO反鐵磁異質體系中的界面反鐵磁鄰近效應，發現反鐵磁界面耦合可以導致反鐵磁自旋轉向相變和反鐵磁奈爾溫度的變化，同時指出鄰近效應的厚度範圍為2nm左右，我們的研究指出了一種反鐵磁自旋特性調控的新手段。(3)首次發現了Fe/Ni/Cu（001）和（Co/Ni）n/Pt（111）超薄膜中具有手性的尼爾型磁疇壁，並利用界面工程實現了對於手性的調控，並在（Pt/Co/Cu）n具有反演對稱破缺的多層膜體系中觀測到高密度的條紋磁疇。（4）研究了單晶Fe3O4薄膜的外延生長，發現可以通過飛秒雷射來調控其Verwey相變下的電荷有序的方向，表明其中存在磁電耦合效應，同時還證實Pt/Fe3O4雙層膜中存在自旋霍爾磁電阻效應。（5）研究了單晶外延磁性薄膜中的磁電阻效應和磁光克爾效應，仔細研究了磁電阻效應和磁光克爾效應的各向異性，進一步理解其中自旋軌道耦合效應和晶體結構的關聯。通過本項目的實施，完成了研究計畫，達到了原定研究目標。
