《基於斯格明子薄膜的磁性隧道結製備及器件原理研究》是依託北京科技大學，由王守國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於斯格明子薄膜的磁性隧道結製備及器件原理研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：王守國
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磁性斯格明子是一類新型磁性材料，因其特殊的拓撲自旋結構和較低的臨界翻轉電流密度，展現出豐富的物理內涵和廣闊的套用前景。本項目以磁性斯格明子薄膜和由此構成的磁性隧道結為研究對象，研究磁性斯格明子薄膜的結構和物性，主要包括自旋結構、自旋相關輸運特性、臨界翻轉電流密度等。重點研究以斯格明子薄膜為基礎的磁性隧道結，探索以斯格明子薄膜為鐵磁電極、以非晶AlOx和單晶/準單晶MgO為勢壘構建新型磁性隧道結的方法，最佳化高質量隧道結的製備工藝以提高磁電阻比值和改善相關的磁電性能；研究薄膜晶體結構、多層膜界面結構以及勢壘層對自旋相關輸運性質的影響，包括其磁電阻比值對溫度、偏壓的依賴關係等。本項目以磁性斯格明子薄膜材料的製備和新型磁性隧道結的最佳化為核心研究內容，重點解決斯格明子薄膜在材料製備、自旋結構觀察、物性研究等方面的材料和物理問題，以及新型磁性隧道結在結構設計、材料最佳化和器件原理上的關鍵技術問題。
結題摘要
在基金委面上項目：基於斯格明子薄膜的磁性隧道結製備及器件原理研究（批准號：51471183，執行時間：2015年1月-2018年12月）的資助下，項目負責人及其研究團隊以磁性斯格明子材料為主要研究對象，開展了磁性斯格明子的製備與多場調控、垂直磁性隧道結及磁性納米材料方面的研究。所取得主要成果包括：1、在磁性斯格明子方面，以化學鍵調控和電子結構匹配為設計原理，首次在具有中心對稱結構金屬間化合物MnNiGa中開發出具有寬溫域室溫磁斯格明子拓撲磁疇結構的材料體系，突破了原來材料工作溫度偏低和形成斯格明子溫區較窄的挑戰，不僅有利於磁性斯格明子的實際套用，而且對新型磁性斯格明子材料的探索具有重要指導意義。研究了Pt/Co/Ta磁性多層膜體系中室溫磁性斯格明子的產生、消失以及外場調控演變等動態行為，為大規模套用奠定了材料和物理基礎。2、在垂直磁性薄膜及磁性隧道結方面，利用分子束外延製備技術，成功製備出上下鐵磁電極均具有垂直各向異性的L10-FePt/MgO/L10-FePt垂直隧道結，獲得了室溫21%的磁電阻比值；並給出了實驗值遠低於理論值的物理機理。3、在磁性納米材料方面，成功製備出催化和磁性可調的一維空心FePt納米球鏈以及能夠同時催化質子交換膜燃料電池陰極和陽極反應的NiPt八面體結構納米材料，揭示了該類磁性納米材料具有良好性能的微結構機制，將可以指導同類材料的設計和微結構調控。 本項目執行期間共發表SCI論文15篇、授權專利1項；主要包括《物理學報》綜述文章1篇、套用物理快報1篇、納米尺度2篇、美國化學學會：套用材料與界面雜誌1篇、套用表面科學2篇、套用物理雜誌1篇、合金與化合物雜誌1篇、先進材料1篇、納米快報1篇，圓滿完成了各項研究目標。 項目負責人王守國教授於2016年1月從中科院物理所調入北京科技大學，並獲得2016年度傑出青年基金和2014年度基金委重點項目的資助，上述成績的取得都離不開本項目的支持。
