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人造自旋冰的制备,动力学行为以及热力学行为的研究
结题报告
批准号:
11804053
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
30.0 万元
负责人:
石洞
依托单位:
学科分类:
A2007.磁学及自旋电子学
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
张佳芮、许佳、沈茜
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中文摘要
人造自旋冰是具有二维纳米结构的人造磁性材料,由于其存在的磁性阻挫机制与自旋冰晶体类似,但是拥有易于调控以及可被纳米显微工具所观测的优点,近年来引起广泛的研究。本项目以制备高质量人造自旋冰样品为基础,以其在外界磁场,微波激发的响应以及实空间观测为主要研究手段,来研究其动力学以及热力学行为以及非周期性结构中的阻挫对此的影响。拟展开的工作如下:1)各种结构及尺寸的人造自旋冰制备以及在此基础上的的磁性反转特性测量。2)用微波激发来研究包括非周期性结构在内的各类人造自旋冰在GHz 频率范围的各种自旋波激发模式以及磁偶极相互作用对此的影响。3)寻找低居里温度的磁性材料来展开人工自旋冰的动力学以及热力学实空间观测。通过以上研究揭示几何阻挫在磁动力学行为中的作用。
英文摘要
Artificial spin ice is 2-D magnetic artificial nano-structure, due to its frustration mechanism analogous to the real spin ice, while possess additional advantage such as easily tuned structure and can be imaged by nano microscopy tool, has been intensively investigated recently..Our project focus on quasi-periodic structure based artificial spin ice: based on investigation of its dynamic and thermal-dynamic behavior when subject to the external magnetic field and microwave, we are aiming to study its unique phase transition phenomenon and the geometry frustration induced effect. The work we are going to carried out list below: 1) Fabricate different geometry and different size based artificial spin ice sample and carry out the magnetic reversal properties measurement based on these sample. 2) The magnetization excitation in different geometry include quasi-periodic structure studied by broadband ferromagnetic resonance (FMR) measurement in GHZ frequency as well as the influence of dipole interaction . 3) Seeking low Tc magnetic material for real space observation of the thermal dynamic behavior and thermal-equilibrium process. Based on the investigation above, we are aiming to reveal the role of frustration in dynamic behavior and thermal-equilibrium process of artificial spin ice system.
背景:.人造自旋冰是具有二维纳米结构的人造磁性材料,由于其存在的磁性阻挫机制与自旋冰晶体类似,但是拥有易于调控以及可被纳米显微工具所观测的优点,近年来引起广泛的研究。对于人造自旋冰的研究从最初的的静态研究,在近年来逐渐转到动力学方面的研究:在外加磁场的动力学或者高温下的热动力学的研究。对于连接结构的人造自旋冰,磁畴在外磁场下的运动可以被看作是磁单极子的分离, 并且其轨迹可以被看做是类似的狄拉克弦。此外连接结构的人造自旋冰,由于其网状结构类似于神经突触,在外磁场下的响应具有无序行为,因而具有数据储存和计算的潜力。对于此种现象,实空间的观测主要由 PEEM/XMCD 以及 洛伦兹电镜完成。然而由于各类仪器的缺点,难以在外磁场下完成。..主要研究内容.制备高质量的人造自旋冰样品,利用高清的磁光克尔显微镜在实空间观测蜂窝状人造自旋冰的磁畴反转行为。在此基础上进一步研究 各类自旋冰的动力学行为,以及在超薄样品上研究热动力学的行为。.重要结果.1,.利用复旦大学微纳米平台成功制作高质量的各种结构以及尺寸的人造自旋冰样品。.2,.利用高清克尔显微镜以及后期去噪声分析,在实空间成功观测到蜂窝状自旋冰样品中的雪崩状的磁畴反转行为。.3,.在此基础上研究了形变的蜂窝状自旋冰样品中的磁畴反转行为。并且成功制作超薄样品,并在PEEM/XMCD实验中观测到超薄样品的磁性信号。.关键数据以及科学意义.利用克尔显微镜在实空间观测到自旋冰中的磁畴反转行为:磁畴翻转具有雪崩状行为,并且会随着磁场的角度变化,雪崩状行为也会随着发生变化。此种磁畴翻转行为可以通过控制外加磁场的强度和方向来控制,对于之后的数据储存和计算发展有深刻的科学意义。
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Imaging antiferromagnetic domains in nickel oxide thin films by optical birefringence effect
通过光学双折射效应对氧化镍薄膜中的反铁磁畴进行成像
DOI:10.1103/physrevb.100.134413
发表时间:2019
期刊:PHYSICAL REVIEW B
影响因子:3.7
作者:Xu Jia;Zhou Chao;Jia Mengwen;Shi Dong;Liu Changqing;Chen Haoran;Chen Gong;Zhang Guanhua;Liang Yu;Li Junqin;Zhang Wei;Wu Yizheng
通讯作者:Wu Yizheng
DOI:10.1103/physrevb.101.134428
发表时间:2020-04
期刊:Physical Review B
影响因子:3.7
作者:Dong Shi;Haoran Chen;Jia Xu;Hong Xia;Yan Chen;Yizheng Wu
通讯作者:Yizheng Wu
Strong current-direction dependence of anisotropic magnetoresistance in single crystalline Fe/GaAs(110) films
单晶 Fe/GaAs(110) 薄膜中各向异性磁阻的强电流方向依赖性
DOI:10.1016/j.jmmm.2019.166204
发表时间:2020
期刊:Journal of Magnetism and Magnetic Materials
影响因子:2.7
作者:F.L.Zeng;C.Zhou;M.W.Jia;D.Shi;Y.Huo;W.Zhang;Y.Z.Wu
通讯作者:Y.Z.Wu
Perfect absorption for monolayer transition-metal dichalcogenides by critical coupling
通过临界耦合实现单层过渡金属二硫属化物的完美吸收
DOI:10.1088/1361-6528/abaa10
发表时间:2020-07
期刊:Nanotechnology
影响因子:3.5
作者:Wang Jie;Yang Jinzhe;Shi Dong
通讯作者:Shi Dong
Optical imaging of antiferromagnetic domains in ultrathin CoO(001) films
超薄 CoO(001) 薄膜中反铁磁畴的光学成像
DOI:10.1088/1367-2630/aba1b4
发表时间:2020-03
期刊:NEW JOURNAL OF PHYSICS
影响因子:3.3
作者:Xu Jia;Chen Haoran;Zhou Chao;Shi Dong;Chen Gong;Wu Yizheng
通讯作者:Wu Yizheng
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