《鐵磁性納米環的製備、磁性和輸運性質研究》是依託北京科技大學，由潘禮慶擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鐵磁性納米環的製備、磁性和輸運性質研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：潘禮慶
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來由於鐵磁性納米環在磁隨機存儲器、磁邏輯元件、磁感測器等磁電子學器件方面的巨大套用潛力而受到廣泛的關注，鐵磁性納米環自旋分布狀態可在外磁場或外電流作用下在磁渦旋態和磁雙疇態之間轉變，或在兩種不同旋轉方向的渦旋態之間變化，此時會伴隨著磁輸運性質的變化，實現巨磁電阻效應和隧道磁電阻效應，具有重要的套用價值。系統深入地了解鐵磁性納米環的製備過程、在外磁場下的磁狀態變化以及磁輸運過程將是非常重要的基礎研究課題，在本課題中，我們將重點研究由納米球模板法製備的鐵磁金屬納米環，研究單個和多層納米環結構中磁疇在外場中的變化過程，了解磁電阻產生的具體機制，為將來的套用提供有價值的參考數據。
結題摘要
對照預定的目標，多數任務已完成，如納米環的製備方法、納米環的磁化翻轉過程以及磁輸運的測試等，也留有遺憾，就是關於磁電阻的解釋還需要進一步的實驗和理論計算來驗證，後續的工作力爭在短期內有實質性進展。受本基金的資助，取得的主要進展如下： 1. 鐵磁性納米環的製備：聚苯乙烯微球模板法(PS微球模板法)和納米壓印技術(nanoimprint lithography)兩種方法，分別製備了NiFe、CoFe、Co、Fe、Fe3O4等多種不同材料納米環結構，納米環密度高達10^8-10^9 cm-2, 可直接用於巨觀量測量（如磁化強度等）和微觀測試，取得了很好的效果。另外，我們還採用電子束曝光的方法製備少量的磁性納米環供輸運性質分析測試使用。 2. 通過XRD、SEM、AFM確定納米環的結構，微球模板法製備的納米環密度高，分散性較好，但也有一定比例的納米環交疊在一起；納米壓印技術製備的納米環成正方點陣排列，無納米環相互交疊，但由於脫膠過程，少量納米環會出現裂痕或破損，部分納米環完整性反而沒有微球模板法製備的好。 3. 通過實驗測量並採用微磁計算進行模擬，得到了納米環磁化翻轉的細緻過程，其效果超過了目前實驗手段所能達到的測量精度，如採用MFM無法觀察到納米環內部磁疇運動的細節。系統地分析了各種不同材料製備的納米環中的磁化翻轉細節以及對稱性不同的納米環與完全對稱的納米環之間的差別，進一步的，了解了納米環上有缺陷時，疇壁的運動規律。 4. 測量到納米環在磁化翻轉過程中，如由雙疇態向渦旋態或反之由渦旋態向雙疇態轉變中，磁電阻有高達10%以上的巨大變化。我們給出了初步的實驗解釋，認為由於自旋蓄積，導致傳導電子密度發生變化，從而在兩種不同的磁狀態時表現出不同的輸運特性；但該解釋還需要進一步的實驗驗證和理論模擬結果的印證，因為電子束曝光的實驗需要藉助其他實驗室的條件，進展比預計稍慢，工作還在繼續中。
