《鐵電材料對FePt薄膜垂直磁各向異性調控機理的研究》是依託北京科技大學，由姜勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鐵電材料對FePt薄膜垂直磁各向異性調控機理的研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：姜勇
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
FePt合金薄膜具有高的垂直磁各向異性，可以帶來高熱穩定性，從而克服超順磁效應的影響，因此有希望成為下一代垂直磁存儲介質材料。然而，FePt薄膜的矯頑力很大，需要非常強的外加磁場才能改變其磁化取向，即寫入磁場過高，這嚴重阻礙了其實際套用。研究表明，FePt薄膜的磁各向異性強度隨晶格尺寸的變化呈單調變化。基於這一特性，我們期望在本基金的支持下，採用理論與實驗研究的方法，利用鐵電材料在電場作用下的晶格常數變化對垂直磁各向異性的FePt薄膜施加應力，誘導其晶格常數的改變，從而實現電場調控下FePt薄膜的磁各向異性強度的可逆變化。通過本項目的研究，可以大幅度減小FePt薄膜的垂直寫入磁場強度，使其滿足垂直磁存儲介質材料的要求。
結題摘要
電場調控磁性是近幾年自旋電子學領域的研究熱點之一。由鐵電薄膜和鐵磁薄膜組成的磁電異質結被認為是一個可以被廣泛利用的體系。我們在本項目的研究主要包括利用電場來改變薄膜的磁矩和磁各向異性、以及鐵電或多鐵材料中電壓調控交換偏置和各向異性等方面。本項目研究工作集中在鐵電材料與垂直磁各向異性薄膜的相互作用等領域，首先針對鐵電薄膜對FePt垂直磁各向異性的調控及其物理機制進行了系統的研究；進而在鐵磁/多鐵/鐵電異質結中發現了以應力為媒介的電場調控交換偏置行為；在多鐵雙層薄膜中實現了電場調控的極大、非易失磁電耦合效應；在柔質基底上生長出自旋閥結構，利用應變有效調控了自旋閥的磁電阻效應。另外，我們還針對基於垂直各向異性薄膜的自旋霍爾、自旋軌道矩（SOT）等效應進行了研究。利用Co2FeAl或Co插層，有效調製了Mn1.5Ga/Ta中的SOT效應及其誘導磁化翻轉所需臨界電流密度；利用IrMn薄膜的反鐵磁性，在Mn1.5Ga/IrMn中實現了無外磁場下的SOT誘導磁化翻轉，其物理機制在於IrMn既具有強烈的自旋霍爾效應，又能產生面內交換偏置；在多鐵性反鐵磁Cr2O3/W結構中觀測到SMR效應。研究成果既有利於加深理解垂直磁各向異性薄膜材料中的基本物理問題，也為實現未來低能耗、高頻率的新型磁電子器件提供理論依據和材料支撐。項目期間發表SCI論文42篇，其中影響因子3.0以上期刊文章20篇。申請中國發明專利5項，獲授權發明專利2項。
