《磁性隧道結中自旋塞貝克效應的研究》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：磁性隧道結中自旋塞貝克效應的研究
- 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
本項目以磁性隧道結為對象，研究勢壘層兩邊鐵磁電極之間由於溫度梯度所產生的熱電勢，即自旋塞貝克效應（Spin Seebeck Effect）；主要包括熱電勢的大小、符號、穩定性、以及上述性質與磁性隧道結本徵特性的內在關係。重點研究磁性隧道結中自旋塞貝克效應的機理問題，包括自旋塞貝克電壓大小與磁性隧道結中磁電阻比值的關係；研究上下鐵磁電極之間溫度梯度對磁性隧道結中自旋相關輸運特性的影響，如偏壓、溫度依賴關係；研究外加磁場改變上下鐵磁層磁化方向的相對取向、界面結構、以及勢壘材料等對自旋塞貝克效應的影響。探索在1到2納米厚勢壘層兩邊產生均勻、可調的溫度梯度的方法；探索產生與調控磁性隧道結中自旋塞貝克效應的方法和技術；探索自旋塞貝克效應在自旋電子學器件中的套用原理和方法；重點解決自旋塞貝克效應在套用中的基礎物理問題、結構設計、和材料最佳化等。
結題摘要
在基金委面上項目：磁性隧道結中自旋賽貝克效應的研究（批准號：11274371，執行時間：2013年1月-2016年12月）的資助下，項目負責人及其研究團隊以磁性隧道結為對象，開展了自旋賽貝克效應以及相關物性的研究。自旋塞貝克效應的核心是利用溫度梯度來控制不同自旋取向電子的運動，為調控純自旋流和自旋壓提供了有效的途徑，也為開發更加節能的新型自旋電子學器件提供思路。所取得主要成果包括：（1）在磁性隧道結研究方面，突破勢壘層厚度超薄、缺陷較多及界面結構複雜的挑戰，製備出高質量、垂直各向異性磁性隧道結；發展了利用勢壘層頻寬來調控自旋相關輸運性質的新思路，並採用Zn摻雜調節MgO勢壘層能頻寬度，實驗上成功地實現對電阻與結面積乘積、偏壓依賴關係及磁電阻比值等參數的綜合調控，為研發以MgO基磁性隧道結為核心的自旋電子學器件提供了新方向。（2）在霍爾天平材料研究方面，首次提出霍爾天平的概念，實驗上在垂直磁性自旋閥中，成功地將磁矩正向平行態和反向平行態的磁電阻比值區分開，實現了反常霍爾電壓的三組態甚至多組態，突破了傳統磁性隧道結僅能提供二組態的瓶頸；進一步利用表面和界面效應來調控體系性能，將霍爾磁電阻比值從830%提高到69,900%，有望大幅度提高磁信息存儲密度。（3）在磁性納米材料研究方面，開發出了一種低溫、高效的全新離子交換法，成功地實現了異價金屬離子在II-VI族半導體納米晶中的深度和穩定摻雜，獲得了高效、高純的摻雜發光，絕對量子產率達42%，其摻雜發光的穩定性高達一年以上；進一步發展了室溫下電置換反應合成方法，利用一步法在水溶液製備出磁性金屬與鉑的雙元納米空心結構（如CoPt、FePt、NiPt），並採用外磁場誘導形成有序排列的空心納米鏈；將高分辨原子序數像與晶體學分析相結合，原位研究磁性納米材料在催化反應前後原子結構的演化，首次直接觀察到表層原子在反應前後由低配位數向高配位數遷移，並形成新晶面的規律。項目執行期間共發表SCI論文21篇；其中先進材料1篇、PRL 1篇、納米尺度1篇、科學報導4篇、美國化學學會：套用材料與界面雜誌1篇、化學通訊1篇、APL3篇。項目負責人王守國教授於2016年1月從中國科學院物理研究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。
