界面电子结构调控及其对磁性影响的研究
批准号:
51571017
项目类别:
面上项目
资助金额:
67.0 万元
负责人:
于广华
依托单位:
学科分类:
金属功能材料
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘德宵、康鹏、曹易、刘倩倩、陈喜
中文摘要
本项目通过调节界面电子结构,力图实现自旋电子器件中关键的铁磁/氧化物异质结材料磁性的高效、非易失性以及可逆性调控。建立相关物理模型,深入理解界面电子结构影响磁性的机理。拟解决的关键科学问题是:(1)如何利用电场实现铁磁/氧化物界面电子结构的调制,使磁性获得非易失性和可逆性的调控?(2)如何利用TiNi记忆合金的大弹性应变调节铁磁/氧化物异质结的电子结构来实现磁性的大幅度调控?(3)如何利用不同元素的插层调控铁磁/氧化物界面的电子结构和磁性,研究界面电子结构影响磁性的规律?
英文摘要
This project aims at the efficient, non-volatile, and reversible manipulation of the magnetic properties in ferromagnet/oxide heterostructures which are key materials in spintronic devices by controlling the interfacial electronic structures. Relevant physics models are built to get a deep understand in the manipulation mechanisms of the interfacial electronic structures for magnetic properties. The key scientific issues that need to be solved include: (1) How to modulate the electronic structures of the ferromagnet/oxide interface by using electric field to realize non-volatile and reversible control of magnetic properties? (2) How to modify the electronic structures of ferromagnet/oxide heterostructures by using elastic strain of TiNi memory alloy to obtain large manipulation of the magnetic properties? (3) How to tune the interfacial electronic structures and magnetic properties of ferromagnet/oxide heterostructures by using different insertion layers? What is the relationship between the interfacial electronic structures and the magnetic properties?
本项目通过调节界面电子结构,力图实现自旋电子器件中关键的铁磁/氧化物异质结材料磁性的高效、非易失性以及可逆性调控。建立相关物理模型,深入理解界面电子结构影响磁性的机理。经该课题实施,研究发现,在形状记忆合金基底上沉积N原子掺杂的Fe/MgO双层膜,通过N、O双离子协同调节Fe薄膜的电子配位,并利用基底产生的显著晶格应变有效控制N-Fe-O间的电荷转移,实现了薄膜在面内磁各向异性和垂直磁各向异性之间的可逆转变。在垂直磁化的Ta/CoFeB/ MgO多层膜体系中通过调控CoFeB/MgO界面处的H+和O2-的行为,使得样品电流诱导磁化翻转所需的电流密度Jc仅为单离子(O2-)调控样品的一半。针对Pt/Co/HfO2异质结体系,通过调控界面电子结构调控,揭示了自旋轨道矩的类阻尼矩和类场矩之间相互关系。也发现了发现了弹性应变对铁磁薄膜材料的电子结构的调控作用,并利用此效应显著调节自旋轨道耦合作用,进而非易失性地调控了L10-FePt薄膜的磁各向异性。这种弹性应变可以有效地调控L10-FePt合金的电子结构和磁畴结构,降低了畴壁能和反向磁畴的形核势垒,进而对薄膜的反转场实现可逆且非易失性的调控(调控幅度可达82%)。此外,研究还发现通过控制氧化物/金属界面电子结构的调控,不仅可以获得良好的磁性,还可以获得较好的输运性能。这些研究结果为自旋电子器件的开发应用提供了重要的科学实验依据。
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DOI:
10.1016/j.jmmm.2017.02.049
发表时间:
2017-07
期刊:
Journal of Magnetism and Magnetic Materials
影响因子:
2.7
作者:
[Shaolong Jiang;Guang Yang;J. Teng;Qixun Guo;Yi-Wei Liu;Xu-Jing Li;Guang-Hua Yu]
通讯作者:
Shaolong Jiang;Guang Yang;J. Teng;Qixun Guo;Yi-Wei Liu;Xu-Jing Li;Guang-Hua Yu
The ultrasensitive anomalous Hall effect induced by interfacial oxygen atoms redistribution
界面氧原子重新分布引起的超灵敏反常霍尔效应
DOI:
10.1063/1.5084318
发表时间:
2019-03
期刊:
J. Appl. Phys.
影响因子:
--
作者:
[W. L. Peng, J. Y. Zhang, L. S. Luo, G. N. Feng, G. H. Yu]
通讯作者:
G. H. Yu
DOI:
10.1016/j.jallcom.2017.07.127
发表时间:
2017-11
期刊:
Journal of Alloys and Compounds
影响因子:
6.2
作者:
[C. Feng;J. Yin;J. Niu;Qinghua Zhang;L. Gu;Feng Yang;Xiaolei Tang;Longxiang Xu;Kui Gong-Kui-Gon]
通讯作者:
C. Feng;J. Yin;J. Niu;Qinghua Zhang;L. Gu;Feng Yang;Xiaolei Tang;Longxiang Xu;Kui Gong-Kui-Gon
Reversible and Nonvolatile Modulations of Magnetic Switching Field and Domain Configuration in L10-FePt Films via Non-electrically Controlled Strain Engineering
通过非电控应变工程对 L10-FePt 薄膜中的磁开关场和磁畴结构进行可逆和非易失性调制
DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:
9.5
作者:
[Chun Feng, Jiancheng Zhao, Feng Yang, Shijie Hao, Kui Gong, D. Hu, Yi Cao, Xumin Jiang, Zhongqiang Wang, Lei Chen, Sirui Li, Li Sun, Lishan Cui, Guanghua Yu]
通讯作者:
Guanghua Yu
DOI:
10.1007/s12598-017-0880-2
发表时间:
2017
期刊:
RARE METALS
影响因子:
8.8
作者:
[Yu Guang-Hua, Peng Wen-Ling, Zhang Jing-Yan]
通讯作者:
Zhang Jing-Yan
共 15 条
磁性多层膜中氧化物/铁磁界面氧迁移机理研究
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批准号:52071025
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:于广华
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依托单位:
拓扑绝缘体表面态自旋轨道矩(SOT)调控研究
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批准号:51871018
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:于广华
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依托单位:
基于霍尔自旋天平结构的新型自旋电子材料及物理机制研究
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批准号:51371027
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2013
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负责人:于广华
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依托单位:
基于反常霍尔效应的新型自旋电子材料微结构调控和电磁性能
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批准号:51331002
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项目类别:重点项目
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资助金额:304.0万元
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批准年份:2013
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负责人:于广华
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依托单位:
具有MgO组元的弱磁敏感方位敏感材料的研究
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批准号:51071023
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项目类别:面上项目
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资助金额:37.0万元
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批准年份:2010
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负责人:于广华
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依托单位:
表面活化剂对超高密度磁记录薄膜材料性能影响的研究
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批准号:50871014
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2008
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负责人:于广华
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依托单位:
地磁寻北系统中磁性薄膜材料的研究
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批准号:50671008
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2006
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负责人:于广华
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依托单位:
具有垂直磁各向异性的交换耦合多层膜材料的研究
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批准号:50471093
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2004
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负责人:于广华
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依托单位:
控制界面微结构、提高多层膜材料磁性的研究
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批准号:50271007
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2002
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负责人:于广华
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依托单位:
国内基金
海外基金