條紋疇結構金屬薄膜的微波高磁導率機制

《條紋疇結構金屬薄膜的微波高磁導率機制》是依託蘭州大學，由薛德勝擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：條紋疇結構金屬薄膜的微波高磁導率機制
• 依託單位：蘭州大學
• 項目負責人：薛德勝
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目以探索金屬薄膜面內任意方向均可實現GHz高磁導率的機制為目的，以控制金屬薄膜的條紋疇結構為關鍵，以高飽和磁化強度的Fe、Co基合金為載體展開研究。擬用射頻濺射技術製備不同元素摻雜和不同厚度的Fe、Co基合金薄膜，結合結構和形貌觀測，掌握不同成份和厚度的金屬薄膜製備工藝。通過巨觀和微觀磁測量，掌握薄膜的內稟和技術磁性，探索薄膜磁化強度形成條紋疇結構分布的條件，以及條紋疇結構的特徵，尤其是條紋疇方向的直流磁場調控特點。利用矢量網路分析儀獲得金屬薄膜的GHz磁導率隨頻率的變化，構建磁導率與條紋疇結構的關係。利用磁電阻或異常霍爾效應的自旋整流效應獲得條紋疇結構中磁化強度在GHz下的動力學過程和圖像，探索條紋疇結構薄膜GHz高磁導率的本質。結合以上數據，獲得實現金屬薄膜面內任意方向GHz高磁導率的機制，為360度高靈敏度的高頻化、微型化和集成化電感類電子器件的製備提供理論和技術依據。

結題摘要

本項目圍繞金屬薄膜面內任意方向均可實現GHz高磁導率的機制，以控制金屬薄膜的條紋疇結構為關鍵，以高飽和磁化強度的Fe、Co基合金為載體展開研究，取得了系統性的研究成果。在多個金屬薄膜體系上，實現了對薄膜各向異性的調控，實現了金屬薄膜條紋疇結構，獲得了條紋疇結構的微波高磁導率機制：翹出膜面各向異性決定了條紋疇的形成，而面內各向異性決定了面內可轉動高磁導率特徵。探索了磁化強度動力學高頻高磁導率的本質：高翹出面外各向異性和低面內各向異性，提出了面內轉動各向異性的重要性：決定了面內任意方向的高磁導率。利用光學支共振，提出並實現了超越聲學支工作頻率下的正磁導率。發現了四個在面內任意方向上實現5 GHz以下磁導率大於10的磁性金屬薄膜體系：條紋疇結構薄膜、A/B/A三層膜結構、準單疇結構面內轉動各向同性薄膜以及無交換偏置的反鐵磁耦合鐵磁薄膜。尤其是A/B/A（A為鐵磁層，B為非磁性層）三層膜結構實現了真正面內各向同性高磁導率，對於電感類器件的集成化具有重要意義。構建了兩種磁化強度動力學測試系統：室溫—200ᵒC薄膜變溫磁譜測試系統，10-300 K整流測試系統。對於從磁性和電性測試認識高頻磁性以及薄膜的溫度穩定性具有現實意義。本項目發表標註國家自然科學基金資助SCI論文38篇，獲批國家發明專利6件。培養本科畢業生5名，碩士研究生5名，博士生5名，博士後1名。