异质外延磁结构的制备与物理特性研究

本研究项目中， 我们主要研究了量子尺寸效应、界面效应、自旋-轨道耦合和铁电-铁磁耦合等相互作用对异质外延磁结构的磁有序及其相变、磁各向异性和自旋相关输运的影响。经过四年的项目实施，我们共发表研究论文40篇， 其中 Phys. Rev. Lett.3篇、Phys. Rev. B 14篇、Appl. Phys. Lett. 6篇,并获得国家发明专利授权3项。在国际重要学术会议做邀请报告29次，并组织国际学术会议2次。培养学生20名， 其中博士11名， 硕士9名。.本项目取得的科学研究成果主要有：（1）发现了铁磁薄膜材料中反常霍尔效应对的正确标度关系，实验上区分了反常霍尔效应的本征和非本征贡献， 为理论上理解反常霍尔效应的物理机制提供了坚实的实验基础。（2）研究了铋薄膜中的半金属-半导体转变，通过分离出电导的表面和体贡献，证明了即使有金属性的表面态存在，在铋薄膜的体内仍然存在半导体相，为长久以来的争论给出了确定的回答。 (3)首次发现了Fe单晶超薄膜中量子阱效应引起的磁各向异性振荡，并解释了为什么这个量子振荡的结果以前从来没有被发现过，同时利用角分辨光电子能谱测量观测到Fe中的量子阱态。 (4)研究了超薄膜中界面效应对于磁各向异性和相变的影响，通过调控界面原子成分以及改变薄膜厚度的办法，定量研究了磁性超薄膜中的界面磁各向异性。（5）原子水平上研究了单原子自组织生长和超薄膜生长机制，发现了亚单层铁薄膜在Ru(0001)表面上由于边界能和弹性能相互竞争导致的条纹结构，并研究了长程相互作用下的单原子自组织生长行为等。通过本项目的实施，完成了研究计划，达到了原定研究目标。