單晶鐵磁納米線系統中自旋角動量轉移的基礎研究

《單晶鐵磁納米線系統中自旋角動量轉移的基礎研究》是依託南京大學，由徐永兵擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：單晶鐵磁納米線系統中自旋角動量轉移的基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐永兵
• 依託單位：南京大學

項目摘要

自旋角動量轉移（STT）效應是當今自旋電子學領域中最活躍的研究課題之一。自旋極化電流與納米線中磁疇壁里局域磁矩相互作用產生STT效應。此效應可以實現磁疇翻轉從而達到最基本的信息存儲目的。因此它可以套用在新的信息存儲器件開發上。本項目就是以磁單晶納米線系統為研究對象，主要從實驗的角度系統的探索STT效應，通過對單晶納米線中磁晶各向異性的調控，研究各向異性場對STT效應引起的磁疇結構、磁疇壁形態變化的規律；同時通過改變納米線厚度,調控軌道磁矩,研究電子軌道磁矩與自旋軌道耦合對STT效應和磁疇壁散射的貢獻。通過以上研究進一步理解磁納米線系統中STT的物理本質，促進STT理論發展，找到減小臨界電流密度的新途徑。為推動以STT原理設計的新一代磁存儲器件、磁邏輯門以及磁納米接觸感測器的開發做些積極的探索。

結題摘要

自旋角動量轉移（STT）效應是當今自旋電子學領域中最活躍的研究課題之一。它是指，自旋極化電流與納米線中磁疇壁中局域磁矩之間的一種相互作用。此效應可以通過外加電流，實現磁疇的翻轉，即在物理上實現邏輯”寫“的功能，因此在今後的信息存儲中具有非常廣泛的套用價值。本項目中，我們以磁性單晶納米線系統為研究對象，採用分子束外延、脈衝雷射沉積等薄膜生長手段，並且結合電子束曝光、離子束刻蝕等一系列微加工工藝，製備出了高質量的納米線結構；並進一步，通過磁光成像等設備，對疇壁的退釘扎過程進行直接成像式測量，實驗中我們成功觀測到，在電流驅動下，疇壁產生的震盪現象，並且發現這種震盪周期依賴於，非絕熱的自旋轉移因子和阻尼因子之間的比值；鑒於STT效應依賴於材料中的自旋軌道作用，而薄膜的軌道磁矩常常受到襯底的影響，為深刻理解這一現象，我們製備了多種外延異質薄膜結構，採用XMCD對磁性原子的軌道和自旋磁矩進行了直接測量，從而從實驗上確認了軌道磁矩增強的現象，這將為今後人工調控自旋軌道作用的強弱，積累了豐富的實驗數據。本項目執行過程中，共發表專業論文26篇。