Gd3Fe5O12薄膜的制备及其自旋相关输运的研究

论文摘要

铁磁绝缘体薄膜/非磁金属薄膜这类双层膜体系一直是自旋电子学的重要研究对象,相关效应有自旋泵浦效应（SP）,自旋霍尔磁电阻效应（SMR）,自旋塞贝克效应（SSE）等。我们选用钇铁石榴石（Y3Fe5O12,YIG）和钆铁石榴石（Gd3Fe5O12,GdIG）作为铁磁绝缘体薄膜,通过研究两者SMR和SSE的异同点,阐释一些自旋流产生和输运的相关性质。本文主要涉及以下两方面工作:利用脉冲激光沉积技术生长高质量的YIG和GdIG薄膜,再利用磁控溅射生长金属薄膜铂（Pt）。通过比较YIG/Pt和GdIG/Pt的自旋霍尔磁电阻随温度变化的关系,发现后者的低温SMR远小于室温SMR,说明Gd的4f电子对界面自旋混合电导的贡献随温度变化且在低温下不可忽略。在GdIG的磁性温度补偿点附近,某些外场下的SMR出现负值,我们将其归结于子晶格磁矩并非共线排列,而是出现了倾斜相且磁矩随磁场增大发生“旋转”,产生反铁磁的spin-flop,且发生spin-flop的临界场远小于普通反铁磁的临界场。研究自旋塞贝克效应的界面贡献。我们测量YIG/Pt和GdIG/Pt的SSE随温度的变化,前者的SSE未出现变号,后者的SSE有两次变号:低温变号点和高温变号点。将GdIG作为界面层插入YIG和Pt中后,体系只出现了低温变号点,通过测量SQUID-VSM我们排除了GdIG磁结构的变化,因而将低温变号归结于GdIG作为界面层对自旋流的“筛选”,同时将YIG作为界面层插入到GdIG和Pt中,体系只出现了由于GdIG磁结构发生变化的高温变号点,这是由于YIG作为界面层抑制了GdIG的低温变号点。我们通过提供一种调控界面层的途径,说明了界面效应对SSE贡献的重要性。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵辉

导师: 吴镝

关键词: 钆铁石榴石,自旋霍尔磁电阻,自旋塞贝克效应

来源: 南京大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,工业通用技术及设备

单位: 南京大学

分类号: O484

总页数: 72

文件大小: 8927K

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