《稀土摻雜對Co基Heusler合金磁性和費米能級的調控》是依託蘭州大學，由席力擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：稀土摻雜對Co基Heusler合金磁性和費米能級的調控
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：席力
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研究高自旋極化率(P)、低阻尼因子(a)的半金屬材料是降低自旋轉矩效應（STT）中臨界電流密度的關鍵；而通過調製半金屬的費米能級，通過降低P的溫度依賴性從而降低隧道結中磁電阻效應的溫度依賴性可極大提升以STT效應為基的自旋電子學器件的性能，因而是當前自旋電子學研究的前沿熱點之一。本項目利用無軌道磁矩的稀土Gd摻雜半金屬性Co2Fe1-xMnxSi(CFMS)Heusler合金,通過降低自旋-軌道耦合強度以獲得低阻尼因子並實現費米能級的調製。利用x射線衍射、核探針技術、巨觀磁性測量、鐵磁共振、電子結構計算等分別研究結構、微觀磁性、巨觀磁性、阻尼因子、自旋極化率與能帶結構等隨稀土Gd的變化關係，得到高P、費米能級可調控、低a的CFMS材料和Gd摻雜影響Heusler合金半金屬性的本質原因。通過本項目的研究為得到高P、低a以及可控費米能級的Co基半金屬性Heulser 合金提供理論和實驗依據。
結題摘要
研究新型的具有高自旋極化率和低阻尼因子的自旋電子學材料是本項目的研究目標，它對以自旋轉矩效應為基的自旋電子學器件具有重要的科學意義和套用前景。而研究降低自旋轉矩效應中的臨界電流密度，從而降低自旋電子學器件的功耗是本項目要解決的關鍵科學問題。本項目圍繞研究目標和要解決的關鍵科學問題主要研究了半金屬性Co2FexMn1-xSi系統，Ti摻雜Heusler合金Co2MnSi和Gd摻雜FeCo的結構、磁性和阻尼因子之間的關係，還研究了鐵電/鐵磁異質結中磁化強度翻轉的新機制，為新型的低功耗自旋電子學器件的製備打下了基礎。取得如下研究結果： 1. 具有高度有序的L21結構Heusler合金是獲得低阻尼因子的關鍵。 2. 非磁性元素的摻雜由於降低了交換耦合的強度從而使飽和磁化強度和居里溫度隨非磁性元素含量的增加而減小。 3. 由於稀土元素Gd的外層4f軌道磁矩為零，所以Gd摻雜確實可以降低鐵磁系統的自旋軌道耦合強度，從而降低鐵磁系統的本徵阻尼因子。因此降低鐵磁系統中自旋軌道耦合的強度可減小鐵磁系統的本徵阻尼因子，然而鐵磁系統的各向異性常數也會隨之減小，這會進一步降低以自旋轉矩效應為基的自旋電子學器件的臨界電流密度，為實現低功耗自旋電子學器件打下了基礎。 4. 在鐵磁/鐵電異質結中實現了通過電壓調控磁矩翻轉的新形式，並通過各向異性磁電阻效應驗證了低功耗電壓寫入存儲信息的非揮發性磁存儲單元，為新型低功耗自旋電子學器件的實現打下了基礎。
