《界面電子結構調控及其對磁性影響的研究》是依託北京科技大學，由於廣華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：界面電子結構調控及其對磁性影響的研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：於廣華
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目通過調節界面電子結構，力圖實現自旋電子器件中關鍵的鐵磁/氧化物異質結材料磁性的高效、非易失性以及可逆性調控。建立相關物理模型，深入理解界面電子結構影響磁性的機理。擬解決的關鍵科學問題是：（1）如何利用電場實現鐵磁/氧化物界面電子結構的調製，使磁性獲得非易失性和可逆性的調控？（2）如何利用TiNi記憶合金的大彈性應變調節鐵磁/氧化物異質結的電子結構來實現磁性的大幅度調控？（3）如何利用不同元素的插層調控鐵磁/氧化物界面的電子結構和磁性，研究界面電子結構影響磁性的規律？
結題摘要
本項目通過調節界面電子結構，力圖實現自旋電子器件中關鍵的鐵磁/氧化物異質結材料磁性的高效、非易失性以及可逆性調控。建立相關物理模型，深入理解界面電子結構影響磁性的機理。經該課題實施，研究發現，在形狀記憶合金基底上沉積N原子摻雜的Fe/MgO雙層膜，通過N、O雙離子協同調節Fe薄膜的電子配位，並利用基底產生的顯著晶格應變有效控制N-Fe-O間的電荷轉移，實現了薄膜在面內磁各向異性和垂直磁各向異性之間的可逆轉變。在垂直磁化的Ta/CoFeB/ MgO多層膜體系中通過調控CoFeB/MgO界面處的H+和O2-的行為，使得樣品電流誘導磁化翻轉所需的電流密度Jc僅為單離子（O2-）調控樣品的一半。針對Pt/Co/HfO2異質結體系，通過調控界面電子結構調控，揭示了自旋軌道矩的類阻尼矩和類場矩之間相互關係。也發現了發現了彈性應變對鐵磁薄膜材料的電子結構的調控作用，並利用此效應顯著調節自旋軌道耦合作用，進而非易失性地調控了L10-FePt薄膜的磁各向異性。這種彈性應變可以有效地調控L10-FePt合金的電子結構和磁疇結構，降低了疇壁能和反向磁疇的形核勢壘，進而對薄膜的反轉場實現可逆且非易失性的調控（調控幅度可達82%）。此外，研究還發現通過控制氧化物/金屬界面電子結構的調控，不僅可以獲得良好的磁性，還可以獲得較好的輸運性能。這些研究結果為自旋電子器件的開發套用提供了重要的科學實驗依據。
