《Co基Heusler合金薄膜的生長及表/界面磁性研究》是依託河北大學，由喬雙擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Co基Heusler合金薄膜的生長及表/界面磁性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：喬雙
- 依託單位：河北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Co基Heusler合金由於其較高的居里溫度、磁性和理論上預言的高自旋極化率，而成為自旋相關器件的理想候選材料之一，近年來在國際上得到廣泛關注。然而，由於理論上預言的獨特性質強烈依賴於樣品的結構有序度、溫度和表/界面原子態，使其很難在實驗上得到證實和很好的套用；而且，目前的研究主要集中於該異質結構在相關器件中的性能最佳化嘗試，對於異質結構本身的科學問題研究甚少。本項目擬採用磁控濺射-脈衝雷射沉積複合系統，通過控制生長條件和探索工藝參數，致力於在MgO和GaAs上獲得高晶體質量、結構穩定的Co基Heusler合金薄膜以及揭示影響薄膜晶體質量和有序度的關鍵因素；並且揭示異質結構表/界面處的原子排列方式，探明其表/界面磁性狀態、強弱、作用類型及其影響因素；明確結構無序、晶格畸變、結勢壘、調製摻雜、表/界面原子態等對樣品磁性和自旋極化的影響，並闡明其影響機理。
結題摘要
Co基Heusler合金由於其理論上預言的高自旋極化率而被認為是自旋相關器件的理想候選材料之一，然而，由於理論上預言的獨特性質強烈依賴於樣品的結構有序度和表/界面原子態，使其很難在實驗上得到證實和很好的套用。另外，對於MgO和GaAs襯底上製備Co基Heusler合金薄膜的表/界面狀態往往會影響其磁性和磁各向異性。因此，獲得高晶體質量、結構穩定Co基Heusler合金薄膜的製備方法以及揭示結構、表/界面狀態對其磁性和磁各向異性的影響至關重要。在本項目中，項目組成員利用脈衝雷射沉積-磁控濺射複合系統在MgO和GaAs襯底上探索了製備高質量、結構有序Co2FeAl和Co2MnAl薄膜的最佳實驗條件，並對其結構和磁性進行了詳細研究。（1）在MgO襯底上不同生長溫度下（100-700℃）製備了系列Co2FeAl薄膜，樣品為高有序的L21結構，表面出現明顯的磁疇形貌，結晶質量、原子有序度和界面應力隨生長溫度增加而提高，從而導致樣品矯頑力稍有增大，且界面應力誘導了附加的單軸磁各向異性。（2）在砷化鎵（GaAs）襯底上300 ℃生長和600 ℃快速熱退火溫度下外延得到不同厚度（5 nm, 7 nm, 15 nm, 30 nm, 50 nm）的Co2MnAl薄膜樣品，樣品為L21有序的晶體結構，通過對立方各向異性常數和單軸各向異性常數的分析和總結對不同厚度樣品在不同測量溫度下出現的複雜磁化轉變現象成功進行了解釋。（3）對MgO襯底上外延製備的Co2Mn1.30Si0.84薄膜進行了線性和二次磁光克爾效應研究。測量結果表明樣品表現為立方磁各向異性，各向異性常數為KC=6.7×10^4 erg/cm^3。其二次磁光克爾信號較強，且表現為四重各向異性特性，最大克爾旋轉角度為3 mdeg。該項目的實施對於Co 基 Heusler合金在自旋電子功能器件上的潛在套用提供了重要理論和實踐依據。
