《CoFe基磁性金屬薄膜中熱自旋流的高效生成及機理研究》是依託西安交通大學，由胡少傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：CoFe基磁性金屬薄膜中熱自旋流的高效生成及機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡少傑
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
熱激發生成自旋流的發現大大推進了熱流與自旋流之間轉換的研究並成為自旋電子學的新興學科，即自旋熱學。利用熱自旋流不但可開發無線自旋器件還可大大簡化電路集成。我們最近研究發現CoFeAl具有較高的熱自旋轉換效率，但還難以滿足套用需求，且其高效生成熱自旋流的基本物理機制還不完全清楚。因此本項目擬以CoFe基磁性金屬及其多層異質結為研究對象，通過測量逆自旋霍爾效應研究成分調控及界面改性提高CoFe基磁性薄膜及其三層異質結中熱自旋流生成和注入效率；並分析由成分調控引起飽和磁化強度、居里溫度、自旋依賴的賽貝克係數以及界面對熱自旋流生成和注入的影響；建立熱自旋流生成和注入與磁性金屬中磁振子的能量、自旋電子在費米能級附近態密度以及界面自旋混合電導的內在聯繫；揭示磁性金屬薄膜中高效熱自旋流生成和注入的基本物理機制，為開發高效納米結構能量收集器件、微型化低能耗新型多功能感測器以及自旋信息存儲器提供新的思路。
結題摘要
熱激發生成自旋流的發現大大推進了熱流與自旋流之間轉換的研究並成為自旋電子學的新興學科，即自旋熱學。利用熱自旋流不但可開發無線自旋器件還可大大簡化電路集成。本項目針對磁性金屬薄膜及異質結中高效熱自旋流生成和注入的基本物理機制和熱自旋注入效率進行了系統研究，開發了熱自旋注入效率的精確探測方法，揭示了異質結界面磁有序是高效熱自旋注入效率調控機制，並利用高效自旋熱電轉換異質結開發出新型熱電轉換器件。首先研究了CoFeAl/Cu/Py橫向自旋閥中電流產生的電流和熱流激發生成自旋流的影響，通過對電流激發熱非局域自旋信號不滿足電流和電壓的電極對易關係的分析，開發了自旋依賴塞貝克係數精確測量的簡易方法。而後運用該橫向自旋閥結構中非對易性測試方法探究鐵磁材料Py(Ni80Fe20)/Cu異質結中熱激發自旋電流特性的溫度相關性，發現Py/Cu界面的自旋相關的塞貝克係數在低溫下明顯增加，且在較低溫度下熱自旋極化超過了100%。通過第一性原理計算Py/Cu界面能帶結構發現自旋塞貝克係數對界面處的磁無序散射十分敏感，界面磁無序度的減小可以顯著增大熱自旋注入效率，揭示了常用金屬異質結中界面對熱自選轉化的調節機制。還研究了縱向異質結構及熱電器件的製備和開發，結合高效熱電轉化異質結及界面調控機制開發具有較大輸出功率、可以用微型低能耗、自供電的新型熱電轉換器件。這些研究使得高效熱自旋能量轉換從理論到套用跨出了一步。
