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（Ti）/Fe/Ti纳米薄膜的制备、微结构和磁特性研究

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（Ti）/Fe/Ti纳米薄膜的制备、微结构和磁特性研究

作者：张玉杰河北师范大学

学位级别：硕士

磁性薄膜的研究,是磁学领域的研究热点。其研究成果不仅可以直接应用于磁记录、传感器等领域,同时又可以丰富和完善微磁学理论。本论文应用对靶磁控溅射法制备了一系列Ti/Fe/Ti和Fe/Ti磁性纳米薄膜,并利用VSM、SPM和XRD等对材料的磁特... 详细信息

磁性薄膜的研究,是磁学领域的研究热点。其研究成果不仅可以直接应用于磁记录、传感器等领域,同时又可以丰富和完善微磁学理论。本论文应用对靶磁控溅射法制备了一系列Ti/Fe/Ti和Fe/Ti磁性纳米薄膜,并利用VSM、SPM和XRD等对材料的磁特性和微结构进行了研究。分析、讨论了Ti层厚度(x)、退火温度(Ta)以及基底温度(Ts)对薄膜微结构与磁特性的影响。实验发现Ti层厚度(x)、退火温度(Ta)以及基底温度(Ts)对类三明治结构Ti/Fe/Ti纳米薄膜的微结构和磁特性有很大影响。XRD结果表明,所有薄膜样品均呈现体心立方( BCC)织构;VSM测量结果显示,所有样品均显示较强的垂直各向异性,对500?C退火30分钟后的Ti(56 nm) /Fe(45 nm)/Ti(56 nm)样品,磁性能最好,垂直矫顽力最大为3.4 kOe;AFM图表明此时样品的形状各向异性表现更为明显,而高的矫顽力主要是由于样品的形状各向异性引起。另外,实验结果还表明:退火和Ti层厚度对Fe(18 nm) /Ti(x nm)双层薄膜的微结构和磁特性影响比较明显: 500?C退火后Fe(18 nm)/Ti(x nm)样品,垂直于膜面方向的矫顽力明显增加。x=7 nm时, Hc⊥最大达约为1.6 kOe,平均粗糙度与平均磁畴尺寸都比较小分别为2.73 nm和18 nm。δΜ( H)曲线的分析表明,合适的退火温度和适量的Ti层厚度能够使Ti有效隔离磁性颗粒,减小晶粒之间的交换耦合作用。

关键词：磁性薄膜磁记录磁控溅射矫顽力交换相互作用

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串行双量子点在自旋阻塞区时磁输运的研究

串行双量子点在自旋阻塞区时磁输运的研究

作者：邹承役四川师范大学

学位级别：硕士

电子器件的进步,让微电子器件的尺度进入到了纳米数量级。而自旋电子器件正是这种转变的重要方案之一。进入到纳米数量级让原来基于电子电荷性质设计的电子器件无法继续工作,而新的电子器件需要基于这个尺度下的电子的性质来设计。自旋... 详细信息

电子器件的进步,让微电子器件的尺度进入到了纳米数量级。而自旋电子器件正是这种转变的重要方案之一。进入到纳米数量级让原来基于电子电荷性质设计的电子器件无法继续工作,而新的电子器件需要基于这个尺度下的电子的性质来设计。自旋是电子的重要量子特性。由此,在我们对自旋电子器件的研发之前,需要对电子自旋特性作一个很好的了解。现代自旋电子学的研究密切依赖各种不同学科(例如,半导体物理,超导体,光学,介观物理)长期以来得到的结果,以及在不同的分支领域之间建立联系。自旋电子学主要包括磁电子学和半导体自旋电子学。磁电子学中巨磁电阻和隧道磁电阻的应用的器件有自旋阀,磁随机访问存储器(MRAM)和自旋晶体管等。对于半导体中自旋的控制,我们采用自旋注入,输运等方法。对新材料的研发也是解决此类问题比较好的途径。量子点,一般是由Ⅲ-Ⅴ族或Ⅱ—Ⅵ族元素组成的具有明显量子效应的纳米颗粒。所以进入到纳米级的电子器件自旋性质的研究,目前集中在了量子点自旋性质的研究上面。简洁的说,量子点是展现低维介观体系量子效应的典型代表。近些年来,纳米技术的进步能够将一个量子点嵌入到电路当中去。双量子点系统较单量子点系统有更丰富的物理意义。基于这些我们研究了自旋关联效应当中自旋轨道耦合作用,量子点内自旋反转作用和交换相互作用对于串行双量子点输运性质的影响和作用。研究结果表明：(Ⅰ)自旋交换作用和量子点内自旋反转单独作用时对输运没有影响,自旋轨道耦合作用能够解除自旋阻塞,导致量子点系统电流的出现;(Ⅱ)在自旋轨道耦合作用的同时加入交换作用,我们发现两者的共同作用能够导致原来为阻塞的态变为非阻塞态,解除一些自旋阻塞,导致电流幅度增大。(Ⅲ)而在自旋轨道耦合作用的同时加入量子点内自旋反转,会导致一些非阻塞态变为阻塞态,一些阻塞态变为非阻塞态,使原来有电流的地方幅度变小,原来没有电流的地方出现微弱电流。(Ⅳ)若三个作用共同作用时,则会发现对于自旋阻塞的解除有更多的可能性。这些性质对于我们研究此类双量子点系统提供了更多的输运性质。此外,负磁阻的出现以及由负变正的现象值得注意,这对于量子自旋电子器件的研发非常有意义。

关键词：串行双量子点解除自旋阻塞自旋轨道耦合作用交换相互作用量子点内自旋反转

基于横场Ising模型两种不同材料铁电薄膜相变性质研究

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基于横场Ising模型两种不同材料铁电薄膜相变性质研究

作者：王春栋电子科技大学

学位级别：硕士

铁电薄膜(PZT, BST, BTO等)具有压电、热释电、电光、声光、光折变、非线性光学效应和高介电系数等优良特性,具有重要的基础研究和应用价值。对铁电薄膜的理论研究主要是运用横场伊辛模型(TIM),研究铁电薄膜的铁电相,顺电相相变,居里温... 详细信息

铁电薄膜(PZT, BST, BTO等)具有压电、热释电、电光、声光、光折变、非线性光学效应和高介电系数等优良特性,具有重要的基础研究和应用价值。对铁电薄膜的理论研究主要是运用横场伊辛模型(TIM),研究铁电薄膜的铁电相,顺电相相变,居里温度,极化等。然而前人大多数工作集中在研究同种材料的铁电薄膜,或者超晶格结构的相变研究。本文基于横场伊辛模型(TIM),运用格林函数理论研究了同种材料(A材料)中插入不同材料层(B材料)的铁电薄膜的相变性质;在同种材料(A材料)铁电薄膜中添加晶种层(B材料)的相变性质;由两种不同材料层(A/B)组成的铁电薄膜相变性质。主要研究了下面三方面的内容: (1)运用格林函数理论首次获得了一个适合于研究任意层数同种材料(A材料)中插入不同材料层(B材料)的铁电薄膜的相变性质的公式,运用该公式系统的讨论了插入层(B材料)的交换相互作用JB及横场遂穿参量Ω对相图的影响,插入层(B材料)的交换相互作用JB对插入层(B材料)的横场遂穿参量过渡值ΩBC的影响,及插入层(B材料)的交换相互作用JB和横场遂穿参量Ω对整个铁电薄膜的极化及居里温度的影响。研究发现当选择的插入层(B材料)的交换相互作用比体材料A大,而其横场遂穿参量比体材料A小时,铁电薄膜的各层极化,及整个薄膜的居里温度明显提高。 (2)利用推导所获得的一个适合研究任意层数带有晶种层铁电薄膜相变性质的公式,研究了晶种层总参量ωB(ω =Ω/J)对相图的影响,分别系统的研究了晶种层交换相互作用参量J,横场遂穿参量Ω对体材料总参量过渡值ω的影响,及晶种层总参量ω对整个铁电薄膜平均极化及居里温度的影响,计算结果发现增加晶种层比没有增加晶种层薄膜的极化和居里温度均有很大的提高。 (3)利用推导所获得的一个适合于研究任意层数两种材料组成的铁电薄膜(A/B)型相变性质的公式,研究了当B材料的所有参数固定时A材料的两个参量(交换相互作用,横场遂穿参量)对相图的影响。同时也研究了A材料的横场遂穿参量Ω,及A材料的表面相互作用JA对极化和居里温度的影响。研究结果表明相图敏感的依赖于A材料的交换相互作用JA和横场遂穿参量Ω。

关键词：横场伊辛模型相图铁电薄膜交换相互作用横场遂穿参量

亚铁磁/铁磁核壳型纳米复合颗粒的制备与磁性研究

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亚铁磁/铁磁核壳型纳米复合颗粒的制备与磁性研究

作者：杨柳钢铁研究总院

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核壳型磁性纳米复合颗粒的磁性能除了受核与壳颗粒的尺寸分布、形状、相纯度等因素影响以外,颗粒间磁相互作用也是决定性能的关键性因素,因此颗粒间磁相互作用具有非常重要的研究价值。本论文以合成NiFeO/FeNi和CoFeO/FeCo这种具有亚铁... 详细信息

核壳型磁性纳米复合颗粒的磁性能除了受核与壳颗粒的尺寸分布、形状、相纯度等因素影响以外,颗粒间磁相互作用也是决定性能的关键性因素,因此颗粒间磁相互作用具有非常重要的研究价值。本论文以合成NiFeO/FeNi和CoFeO/FeCo这种具有亚铁磁/铁磁核壳结构的纳米复合颗粒为基础,通过控制实验参数对颗粒间相互作用进行有效调控。本论文首先采用共沉淀法,通过控制实验参数制备出纳米量级的NiFeO不口CoFeO颗粒,然后在氢气气氛中经过退火处理得到具有不同核壳结构的NiFeO/FeNi和CoFeO/FeCo纳米复合颗粒。然后对所制备的纳米复合颗粒利用XRD和TEM分别进行结构分析、形貌分析。结果表明：所合成的颗粒均不含杂质相,并且随着退火温度的升高以及保温时间的增加,颗粒的还原程度增加,从而导致还原相在颗粒中所占的比例增大,核壳结构更加明显,并且壳的厚度随着保温时间的增加而增大。利用VSM对样品的基础磁性进行研究,结果表明：NiFeO内米颗粒表现出混磁性的特点,NiFeO/FeNi纳米复合颗粒表现出铁磁性的特点,且矫顽力和饱和磁化强度都随着保温时间的增加而逐渐增大。CoFeO/FeCo纳米复合颗粒的室温磁滞回线呈现出铁磁性的特征,饱和磁化强度随着保温时间的增加而逐渐增大,矫顽力呈现出先增加后减小的趋势。通过测量等温剩磁曲线(IRM)和直流退磁剩磁曲线(DCD)对颗粒间磁相互作用进行研究,结果表明：NiFeO/FeNi和CoFeO/FeCo内米复合颗粒间的相互作用以磁偶极相互作用为主。当退火温度为300℃时,随着保温时间的增加,颗粒间磁偶极相互作用逐渐减弱,实现了对磁相互作用的调控。并且从磁相互作用的调控效果来看,CoFeO/FeCo与NiFeO/FeNi目比,CoFeO/FeCo纳米复合颗粒的调控效果更明显。

关键词：纳米材料磁性纳米颗粒共沉淀法磁偶极相互作用交换相互作用

Exchange interactions and magnetic properties of intermetallic compounds

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中国有色金属学会会刊：英文版 2003年第1期13卷 1-5页

作者：郭光华 School of Physics Science and Technology Central South University Changsha 410083 China

The temperature dependence of lattice parameters a and c of intermetallic compounds RMn 2Ge 2(R=La, Sm and Gd)were measured in the temperature range of 10800 K by using the X-ray diffractometer . It is found that the high temperature magnetic transitions of Mn-subsystem in light rare earth compounds from paramagnetic to antiferromagnetic state accompany the negative magnetoelastic anomalies of lattice parameters c, where a does not change. This indicates that the antiferromagnetic component of intralayer Mn-Mn exchange coupling is correlated with lattice constant c. The low temperature first order ferromagnetism→antiferromagnetism transitions(or antiferromagnetism→ferromagnetism transition) of Mn-subsystem in SmMn 2Ge 2 and GdMn 2Ge 2 accompany the abruptly decrease(or increase) of lattice parameter a, and Δa/a≈0.15%. This demonstrates that the interlayer Mn-Mn exchange interaction is very sensitive to the intralayer Mn-Mn distance. The critical value of lattice constant a k, at which the interlayer Mn-Mn coupling changes its sign, is 4.044 5×10 -10 m. Based on the molecular field model of exchange interaction the magnetic curves of GdMn 2Ge 2 single crystal at different temperatures were calculated and a good agreement with experimental data had gotten. The Gd-Gd, Gd-Mn, intralayer Mn-Mn and interlayer Mn-Mn exchange coupling parameters were estimated.

关键词：金属间化合物磁相转变交换相互作用磁性能

Ferromagnetic and ferroelectric properties of Aurivillius phase Bi_9Fe_(4.7)Me_(0.3)Ti_3O_(27)(Me 5 Fe, Co, Ni, Mn)

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Chinese Science Bulletin 2014年第36期59卷 5199-5204页

作者： Guopeng Wang Shujie Sun Yan Huang Jianlin Wang Ranran Peng Zhengping Fu Yalin Lu CAS Key Laboratory of Materials for Energy Conversion Department of Materials Science and Engineering University of Science and Technology of China Synergetic Innovation Center of Quantum Information and Quantum Physics University of Science and Technology of China Hefei National Laboratory for Physical Sciences at Microscale University of Science and Technology of China

New Aurivillius phase Bi9Fe4.7Me0.3Ti3O27(Me = Fe, Co, Ni, Mn) oxides have been prepared using a citrate combustion method. X-ray diffraction on powders and high-resolution transmission electron microscopy investigation confirmed that the Bi9Fe4.7Me0.3Ti3O27 samples are with an eight-layer structure. Both ferromagnetic and ferroelectric investigations suggested that Co or Ni substitution could enhance their multiferroic properties,while Mn substitution depressed them. Among all the samples, Bi9Fe4.7Co0.3Ti3O27 sample exhibits the largest remnant polarization of Pr*3.8 l C/cm2, and the largest remnant magnetization of Mr*0.06 lB/f.u. with a Curie temperature about 764 K, while the Bi9Fe4.7Ni0.3Ti3O27 sample has the largest spontaneous magnetization(0.26 lB/f.u.). The improved ferromagnetic properties ofboth Bi9Fe4.7Co0.3Ti3O27 and Bi9Fe4.7Ni0.3Ti3O27 can be ascribed to the spin canting of magnetic ion-based sublattices via the Dzyaloshinskii–Moriya interaction and also the magnetic ions exchanging interactions(Fe3–O–Co3or Fe3–O–Ni3).

关键词：铁电性能铁磁特性交换相互作用透射电子显微镜锰钴镍 X射线衍射

Atomic-scale engineering of oxide interfaces yields a new family of synthetic magnetic structures

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Science Bulletin 2017年第17期62卷 1169-1170页

作者： David L.Cortie Xiaolin Wang ARC Centre of Excellence in Future Low-Energy Electronics Technologies University of WollongongNorth WoUongongNSW 2522Australia The Institute for Superconducting and Electronic Materials Australian Institute for Innovative MaterialsUniversity of Wollongong North WollongongNSW 2522Australia

A grand challenge in the field of magnetism is to find material systems that exhibit spin structures ranging from simple ferromagnets to exquisite non-collinear *** bulk three-dimensional(3D)materials,however,the magnetic exchange interactions are constrained by the crystal symmetry and quantum chemistry,making it challenging to adjust the intrinsic magnetic structure.A

关键词：铁磁性工程师原子尺度合成结构族氧化物交换相互作用界面

超薄磁膜磁特性的Heisenberg模型分析

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河北科技大学学报 2005年第1期26卷 15-20页

作者：任世伟孙敬伟河北科技大学理学院河北石家庄050018

应用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法,研究了交换相互作用、表面各向异性和长程偶极相互作用共同作用下的超薄磁膜的磁特性。通过计算不同参数下系统的温度效应,分析了各种相互作用对系统状态的不同影响。在此基础上,通过分析自旋垂直分量绝... 详细信息

应用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法,研究了交换相互作用、表面各向异性和长程偶极相互作用共同作用下的超薄磁膜的磁特性。通过计算不同参数下系统的温度效应,分析了各种相互作用对系统状态的不同影响。在此基础上,通过分析自旋垂直分量绝对值等序参量的变化特征,发现在适当参数时,系统自旋通过温度效应可越过垂直取向和平面取向间的势垒,从而发生从垂直磁化向面内磁化的转变。

关键词：磁特性 Heisenberg模型分析方法温度效应交换相互作用超薄磁膜

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半磁半导体──一类新型的半导体

物理 1988年第8期 462-467页

作者：陈辰嘉北京大学物理系

本文主要介绍当存在交换相互作用时半磁半导体中的一些独特性质；描述交换相互作用对典型半磁半导体能带结构的影响，给出朗道能级和ｇ因子的分析；讨论了半磁半导体中由于电子态的巨自旋分裂引起的一系列反常磁光效应。

关键词：半导体化合物 CdTe 磁化强度交换相互作用自旋粒子性质能带结构电子能态朗道能级布里渊函数外磁场零磁场 HgMnTe