课题基金 / 基金详情

电场引导氢离子迁移导致的磁性调控

批准号:
12074221
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
胡季帆
依托单位:
学科分类:
磁学及自旋电子学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡季帆

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
实现电场引导离子迁移调控磁性被认为是实现超低能耗的磁电子器件及存储技术可能路径之一。本项目将开展全固态下电场引导氢离子迁移对薄膜器件磁性的调控。首先将研究对象聚焦于垂直磁各向异性(稀土过渡族补偿亚铁磁非晶薄膜、Pt/CoFeB/GdOx、Pt/Fe、PtFe)体系,研究对其面内、面外磁化强度、矫顽力、磁各向异性等的调控,对其磁响应与恢复时间、稳定性开展研究,研究电场引导氢离子迁移对Pt/TbCo、Pt/CoFeB/GdOx等SOT器件体系中磁翻转临界电流密度的调控。 研究氢离子迁移对TbCo、GdCo、GdFeCo等材料补偿点、居里温度、磁交换作用等的调控,以及对Ta/CoFeB/GdOx、Fe3O4、La1-xSrxMnO3等器件磁性的调控。将寻求可能实现电场引导氢离子迁移而快速调控室温强铁磁性与顺磁性互相转换的材料器件。本项目不仅具有科学研究的意义,而且具有潜在的应用前景。
英文摘要
The realization of the modulation of magnetism by the electric field via the ion migration is considered to be one of the possible ways to realize the magnetoelectric and storage devices with ultra-low energy consumptions. This project will carry out the modulation of the magnetic properties of the thin film devices by the electric field guiding the hydrogen ion migration in the solid state. At first, we focus on the perpendicular magnetic anisotropic systems (the compensated rare earth transition ferrimagnetic amorphous films, Pt/CoFeB/GdOx, Fe/Pt and PtFe). We shall study the modulation of electric field induced hydrogen ion migration on the in-plane and out-plane magnetization, coercive force, magnetic anisotropy, magnetic response and recovery time, and control stability. We also study the modulation of electric field induced hydrogen ion migration on the critical current density for SOT magnetic reversal in Pt/TbCo and Pt/CoFeB/GdOx devices. Then, we shall investigate not only the hydrogen ion migration modulation on the compensation temperature, Curie temperature and magnetic exchange interaction of TbCo,GdCo and GdFeCo systems, but also on the magnetic properties for Ta/CoFeB/GdOx,Fe3O4 and La1-xSrxMnO3. We shall explore the possible material system with fast transformation between strong ferromagnetism and paramagnetism induced by electric field via the hydrogen ion migration. This project not only has the significance of scientific research, but also has the potential applications.
本项目创新发现了氢离子注入自旋轨道力矩器件中提高重金属的自旋霍尔角及自旋霍尔电导。 首次通过氢离子注入SOT薄膜器件有效降低了SOT电流驱动磁矩翻转的临界电流密度、降低SOT器件能耗。通过离子门控首次实现了基于选择性的纯氢离子迁移导致的室温可逆、非易失性电控磁。首次观察到通过电场驱动氢离子注入重金属/3d-4f亚铁磁合金异质结薄膜导致的拓扑霍尔现象。 .此外,发现氢离子迁移可大幅调控亚铁磁合金补偿温度并且覆盖室温,与氧离子迁移配合可实现磁极性翻转的可逆调控,在室温实现可逆循环。利用离子迁移,在竞争自旋流体系中通过门电压和脉冲电流的组合控制,成功设计了16种布尔逻辑运算功能的器件。.在Fe3O4/石墨烯晶体管中,模拟了多种人工突触功能,如兴奋性突触后电导、成对脉冲促进、长期增强和长期抑制等,识别准确率高达96.72%。另外, 利用紫外光场和电场对电导率的双场调控,进一步实现了一系列布尔逻辑运算。.本项目设计了全固态氢离子调控的磁电阻器件。同时还研究了氢离子对3d-4f亚铁磁异质结薄膜的3d-3d、3d-4f、4f-4f交换耦合作用以及3d, 4f磁矩的影响。另外,本项目还研究了氢离子注入对多种磁性薄膜基本磁性(包括矫顽力等)的影响。.本项目有利于促进信息存储、逻辑器件、存算一体化及人工智能等行业发展,在相关器件的发展中存在应用前景。
轨道力矩效应及其相关联的电流驱动磁矩翻转的研究
  • 批准号:
    12374115
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    胡季帆
  • 依托单位:
可见光照射下的半导体气敏特性以及机理研究
  • 批准号:
    51772174
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    胡季帆
  • 依托单位:
电场对氧化物材料磁性的调控与机制研究
  • 批准号:
    51472150
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    胡季帆
  • 依托单位:
新型CO2气敏材料的探索
  • 批准号:
    51272133
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    胡季帆
  • 依托单位:
国内基金
海外基金