3d金屬薄膜的結(jié)構(gòu)和磁性研究.pdf

1、隨著人們對(duì)物質(zhì)磁性認(rèn)識(shí)的逐步深入，最近二十年磁學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向了表面和超薄膜磁學(xué)，得益于樣品制備技術(shù)和磁性表征技術(shù)的迅猛發(fā)展以及第一性原理理論計(jì)算強(qiáng)有力的支持，使得對(duì)人工低維體系磁性薄膜的理解逐步加深，為納米技術(shù)中最激動(dòng)人心和最有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域：磁電子學(xué)(或稱為自旋電了學(xué))發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。 本文在以下：1．坡莫合金(permalloy)為何是軟磁的機(jī)理；2．Fe/Cu(001)馬氏體相變動(dòng)力學(xué)過程；3．體心立方(bcc)Ni在

2、GaAs(001)上生長機(jī)制；4.Fe在GaAs(001)磁單軸各向異性的機(jī)理等4個(gè)方面展開了研究，得到了以卜結(jié)1.在GaAs(001)上首次成功的外延出了體心立方(bcc)結(jié)構(gòu)的 Permal-loy(Fe<,0.25>Ni<,0.75>)，研究了它的磁性、磁光效應(yīng)、居里溫度和磁晶各向異性，并與自然界穩(wěn)定存在的面心立方(fcc)相作了一系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)。我們發(fā)現(xiàn)立方磁晶各向異性能(K<,1>)消失這個(gè)Permalloy的軟磁特性跟具體晶體

3、結(jié)構(gòu)無關(guān)，只取決于化學(xué)組分，第一性原理能帶計(jì)算也驗(yàn)證了這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而有助于理解為何Permalloy很軟這個(gè)艮期未解決的問題。 2．利用變溫掃描隧道顯微鏡(VT-STM)原位、實(shí)時(shí)研究了fcc Fe在Cu(001)上發(fā)生馬氏體相變的動(dòng)力學(xué)過程，觀察到了馬氏體(bcc Fe)是如何成核，并且在納米尺度上的長人過程。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Cu襯底的臺(tái)階和冷卻速度將很人程度上影響相變的動(dòng)力學(xué)過程。 3.利用STM和LEED研究了bcc

4、Ni在GaAs(001)上的生長模式，通過與Fe在GaAs(001)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在7ML之前，Ni雖然是和Fe非常類似的3維島狀生長模式，但是形貌起伏非常小，并首次得到了清晰的LEED-(1×1)衍射點(diǎn)。7層之后Ni的表面形貌粗糙度變大，LEED衍射斑消失。 4.通過Fe在ⅢⅤ族半導(dǎo)體(GaAs(001)，InAs(001))上的單軸各向異性的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)磁單軸各向異性來自于晶格失配導(dǎo)致的Fe-As界面應(yīng)力各向異性帶來的磁