重金属缓冲层和覆盖层对TbFeCo超薄膜磁性及热稳定性的影响

非晶态稀土-过渡金属合金亚铁磁薄膜具有很强的垂直磁各向异性、超快的磁矩翻转速度以及磁矩和角动量补偿的特性,是当前自旋电子学以及超快信息存储领域的重要研究对象.本文采用磁控溅射制备了系列X/Tb_(x)(Fe_(0.75)Co_(0.25))_(1-x)/X三明治结构薄膜(0.13≤x≤0.32,X=SiO_(2),Pt和W),系统地研究了重金属Pt,W作为TbFeCo超薄膜的缓冲层和覆盖层(统称包覆层)对其室温下磁性和热稳定性的影响.实验结果显示,被SiO_(2)包覆的TbFeCo薄膜具有垂直磁各向异性,磁矩补偿成分在0.21<x<0.24范围内.用Pt包覆的3 nm和5 nm TbFeCo超薄膜,则不出现磁矩补偿现象,在整个研究成分范围对应薄膜的磁矩始终由FeCo主导,且在250℃高真空退火后垂直磁各向异性消失;当以W作为包覆层时,超薄TbFeCo的磁矩补偿点复现,在补偿点成分附近,其有效垂直各向异性场超过11.5 T,且经过350-400℃退火后TbFeCo依然保持良好的垂直磁各向异性.最后,通过[Pt/TbFeCo]_(5)/Pt和[W/TbFeCo]_(5)/W多周期多层膜的宏观磁性测量和结构表征,发现Pt/TbFeCo存在界面晶化,导致以Pt作为包覆层时TbFeCo超薄膜不存在磁矩补偿,且在垂直磁各向异性方面和热稳定性等方面的严重弱化.重金属W/TbFeCo超薄膜体系具有磁矩补偿、巨大垂直磁各向异性场和高热稳定性的特点,研究结果对今后设计基于非晶态稀土-过渡金属合金纳米磁性超薄膜的自旋电子学器件具有重要参考价值.

Fe_(3)O_(4)/Au单晶异质结的磁各向异性研究

基于铁磁/重金属异质结结构的纯自旋流电子器件具有低功耗、非易失性等优点,是当前自旋电子学研究的核心内容。该文利用超导量子干涉仪以及铁磁共振测量系统等手段,对分子束外延法生长的铁磁/重金属异质结Fe_(3)O_(4)/Au单晶薄膜的静态及动态磁性能进行了系统研究。研究表明,随薄膜厚度的增加,Fe_(3)O_(4)的单轴磁各向异性逐渐减小而磁晶各向异性逐渐增强。Au覆盖层的引入有助于单晶超薄膜的晶格弛豫,进而有效增强了Fe_(3)O_(4)的磁各向异性。该研究为铁磁/重金属异质结的构建提供了新的思路,有望推动其在纯自旋流电子器件中的实用化进程。