课题基金 / 基金详情

稀土薄膜中的自旋霍尔效应

批准号:
52071079
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
翟亚
依托单位:
学科分类:
金属信息功能材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
翟亚

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
非磁金属中的自旋霍尔效应对自旋流和电流的转换有着重要意义,而自旋霍尔效应的产生与材料的自旋轨道耦合有着直接联系。本项目针对自旋轨道耦合强的稀土薄膜以及稀土掺杂金属薄膜,来实现对非磁层的设计,从而调控非磁层中的自旋霍尔角以及相邻铁磁层的磁动力学过程。同时,通过对铁磁/稀土界面的研究,得出磁性/稀土界面对自旋流层间传输效率的影响,从而获得调控自旋流层间传输效率的新途径。本项目开拓了稀土材料在自旋流相关自旋电子学器件中的应用,对开发新型高性能自旋流-电流转换材料有着重要的意义。
英文摘要
Spin Hall effect (SHE) in nonmagnetic metals (NM) is of great significance for its transition to electrical current. The origin of SHE is directly connected with the spin-orbit coupling (SOC) of the material. Here, rare earth (RE) metals with high SOC are used to adjust the SOC of NM layers, which affects the spin Hall angle of NM and the dynamics of adjacent ferromagnetic layers. In addition, the effect and controllability of the interface between the ferromagnetic layer and RE on spin transmission will also be investigated. Results of this study will develop the application of RE in spintronic devices, and are beneficial for the development of the novel nonmagnetic materials for the transmission of spin current to electrical current.
本项目聚焦于自旋电子学领域,针对具有强自旋轨道耦合的稀土元素(如Tb、Nd、Ho、Dy等)与铁磁材料(如坡莫合金Py、钴铁硼CoFeB等)构成的纳米复合结构,采用稀土薄膜、稀土掺杂金属薄膜以及界面稀土插入薄层等方式,从研究磁动力阻尼因子出发,基于界面自旋泵浦效应原理分析,以及从电荷流转换自旋流出发,基于自旋-轨道矩(SOT)的原理,研究了铁磁和稀土的界面交换耦合对自旋输运效率的影响,获得界面交换耦合在纳米复合结构中调控电荷流-自旋流转换效率的规律。得到以下几方面结果:(1)FM /RE双层薄膜系统中磁动力阻尼因子的增强主要来自于界面磁近邻效应,即界面铁磁-稀土反铁磁交换相互作用;(2)铁磁/稀土界面混合电导比“铁磁/重金属(HM)”如Pt和Pd增大了一个数量级,其中界面铁磁-稀土反铁磁交换相互作用的贡献远大于无界面交换作用的贡献,这对于自旋流的自旋输运效率(自旋透射率)具有重要的意义;(3)FM/RE/HM三层薄膜系统中稀土插层的存在确实提高了界面的不对称效应,由此影响了自旋轨道矩的极化方向以及电荷流-自旋流的转换效率的特性;(4)采用输运测量的方法研究FM/RE双层薄膜系统的逆自旋霍尔效应,得到了逆自旋霍尔电压,证实了具有局域特性的稀土材料中确实存在自旋电流的输运。研究成果不仅揭示了稀土元素在自旋电子器件中的独特作用,还为开发高效、低功耗的新型自旋电子器件提供了重要理论和技术支持,推动了自旋电子学领域的学术交流与发展。
二维范德华晶体界面调控磁性异质结的磁性
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    翟亚
  • 依托单位:
稀土掺杂非磁过渡金属对“铁磁/非磁”纳米复合合金薄膜(FM/NM-RE)的磁性调控
  • 批准号:
    51571062
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    翟亚
  • 依托单位:
半金属磁性氧化物Fe3O4薄膜的磁性改性
  • 批准号:
    11074034
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    45.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    翟亚
  • 依托单位:
稀土掺杂的纳米晶铁族软磁合金薄膜磁化动力阻尼因子的研究
  • 批准号:
    50871029
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    37.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    翟亚
  • 依托单位:
国内基金
海外基金