垂直交换偏置中的反常磁锻炼效应及FeV合金中的反常霍尔效应研究

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1988年,Albert Fert和Peter Grünberg在磁性多层膜中发现巨磁电阻效应,从此拉开了自旋电子学(spintronics)的大幕。往后20多年,在自旋电子学这个新兴的舞台,全世界的科学家们展开了大量的实验和理论研究。本论文主要以自旋阀巨磁电阻的核心-交换偏置系统(exchange bias system)为研究的切入点,着重研究了在垂直交换偏置体系中的磁锻炼效应,并且初步研究了FeV合金的反常霍尔效应。本文的主要内容分为以下三部分:  在论文的第一部分,我们研究了巨磁电阻效应(GMR)。对于Glass/Ta/-NiFe/CoFe/Cu/COFe/IrMn/Ta自旋阀,利用标准四探针输运测量设备,测量了样品的磁电阻值。并且使用振动样品磁强计测量了样品的磁滞回线。结果表明,样品具有典型的钉扎自旋阀性质。通过优化各层厚度,特别是NiFe层的厚度,既增强了自由层的自旋相关散射,又减小了NiFe层对电流的分流效应,最终实现最大为8.0%的磁电阻值。  在论文的第二部分,着重研究了Pt/Co/Pt/IrMn垂直交换偏置系统的反常磁锻炼效应。我们发现,体系的矫顽力和磁化翻转模式,都可以通过控制生长工艺来调节。进一步研究发现,在钉扎畴壁位移的系统上建立的交换偏置体系,其角度依赖关系有别于通常的一致转动体系。在仔细研究了矫顽力、偏置场与角度的依赖关系,和磁锻炼系统测量之后,我们发现了一种反常的磁锻炼效应。通过理论计算,我们发现这种反常的磁锻炼效应主要来源于体系的畴壁位移磁化翻转模式。据我们知道,这是首次发现磁化翻转模式对磁锻炼效应的作用。  在论文的第三部分,初步研究了FeV体系中反常霍尔效应。发现随着钒掺杂的变化,样品的电阻率随温度的关系表现出非单调的变化。同时样品的反常霍尔电阻率也有别于正常铁磁性金属中的性质。进一步通过高温退火的实验表明,样品的这种反常的电阻率和反常霍尔电阻率特性主要和FeV合金的非晶/微晶态结构有关。
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