《垂直磁各向異性金屬薄膜材料的磁電性能研究》是依託北京科技大學，由姜勇擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：垂直磁各向異性金屬薄膜材料的磁電性能研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：姜勇
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目研究對象為適用於未來納米邏輯或存儲器件中、具有垂直磁各向異性的金屬薄膜，例如(Co/Pt)n或(Co/Ni)n等等，以及用這種薄膜作為自由層所構築出的垂直自旋閥和垂直鐵磁性隧道結。首先通過材料設計手段，選擇出合適的薄膜成分和結構；進一步實驗研究磁疇結構、界面行為等等因素對垂直磁各向異性薄膜電和磁性能的影響；建立起這種薄膜材料性能和其電子結構之間的關係，進而製備出高性能的薄膜。利用這種薄膜作為自由層，製備出新型垂直自旋閥和垂直鐵磁性隧道結，再通過控制微結構、界面自旋蓄積或界面自旋散射等手段有效提高垂直自旋閥和垂直鐵磁性隧道結的磁性能和磁電阻效應。這種垂直自旋閥和垂直鐵磁性隧道結將具備以下優勢：（1）磁翻轉速度快，有利於在未來高頻率微納器件中的使用；（2）由於具有單磁疇結構，磁翻轉場與尺寸幾乎無關，適合超高存儲密度的需要。
結題摘要
國家自然科學基金重點項目“垂直磁各向異性金屬薄膜材料的磁電性能研究”在執行期間（2009.1-2012.12）圍繞研究計畫書開展了高自旋極化率的垂直各向異性薄膜的結構和成分設計、垂直各向異性薄膜磁疇結構的研究及垂直各向異性薄膜中界面效應等方面的研究。實現了半金屬Heusler合金薄膜材料的垂直磁各向異性；系統研究了CoFeB/MgO體系中垂直各向異性的來源並利用緩衝層進行了有效增強；製備出高穩定性Co/native oxide/Pt垂直各向異性多層膜；深入理解了IrMn/[Co/Pt]和IrMn/CoFe/[Co/Pt]多層膜中垂直磁各向異性與垂直交換偏置的物理機制；發現鐵磁/反鐵磁交換偏置體系中的反磁化不對稱行為，並給出其物理起源；利用界面插層調控鐵磁/反鐵磁界面各向異性，改善其磁矩狀態；利用界面Pt原子大幅度提高Ta/NiFe/Ta薄膜的各向異性磁電阻和熱穩定性； 設計並製備了一種兼備隧穿磁電阻（超高磁靈敏）和各向異性磁電阻(對方位靈敏)優勢的新型磁阻材料，並用於地磁導航系統中；發現納米氧化層的界面散射可以有效地提高霍爾效應，基於這一效應，利用MgO有效地提高了Co/Pt多層膜中的反常霍爾效應及磁場靈敏度；在SiO2/Fe-Pt/SiO2三明治薄膜中觀察到超高霍爾靈敏度；系統研究了退火對NiFe/MgO/Ag橫向自旋閥中界面自旋極化率和界面電阻的影響；利用對磁性多層膜中90度交換耦合的調控，實現了高靈敏的線性自旋閥； 成功實現了金屬橫向平面自旋閥中巨大的自旋蓄積。項目執行期間，發錶帶標註號SCI/EI文章81篇，其中包括11篇Appl. Phys. Lett.，3篇Appl. Phys. Express 和2篇Phys. Rev. B；主辦/承辦1次國際學術會議和3次國內學術會議；在國際會議上做邀請報告3次，國內學術會議7次；獲得12項發明專利授權，申請發明專利17項；出版專著2部；培養畢業博士研究生21名，碩士研究生32名；研究組成員徐曉光副教授2011年被評為“北京市科技新星”，2012年被評為“北京市優秀人才”；北科大研究組2011年12月獲得“教育部長江學者創新團隊”支持。
