低维磁性体系的结构与磁性研究

题名:低维磁性体系的结构与磁性研究
作者:魏大海
学位授予单位:复旦大学
关键词:纳米微结构:5238,泊松系数:4298,原子层:3289,低维:3013,磁性研究:2971,磁性体系:2647,晶格常数:1929,原子链:1586,本征性质:1376,室温:1296,自组织生长:1072,铁磁相变:1061,层间距:1051,磁各向异性:1025,衬底:918,自组装:907,纳米尺度:820,STM:780,磁性的:752,磁性测量:751
摘要:

 近年以来,薄膜磁学和自旋电子学迅速发展并逐渐走向应用。其中最关键和需要解决的问题就是如何制备出所需的磁性纳米微结构Neodymium Magnets并对其进行表征,以及如何对磁性结构的性质进行调控使其满足需求。本论文研究了以下方面:1.Pd(110)衬底上单原子链的制备中的原子置换和成分表征;2.Fe/Cu(001)体系中界面互混与其结构、磁性的关联;3.fcc结构Fe晶格调控以及反常的负泊松系数;4利用层间耦合对Ni的磁各向异性的调节,具体如下:

 1.室温下Pd(110)衬底上沉积3d过渡金属原子可以自组织生长成单原子链。我们对原子链进行了低温STM/STS测量。通过原子链和低温生长获得的短链的STS谱线对比,发现室温沉积制备出来的为纯Pd原子链。在自组织生长过程中,沉积原子与衬底Pd的原子置换优先与表面原子扩散、富集,从而导致形成Pd链。这一结果澄清了该体系中原子链的构成,展示了原子尺度化学元素的分辨,对原子链的自组装生长也有积极的指导意义。

 2.室温下生长的Fe/Cu(001)界面存在Fe-Cu互混。通过控制初始2.5ML re的生长温度,我们控制了界面处的互混程度,研究结果表明该体系中存在的界面Fe-Cu互混并不影响Fe的结构和磁性。从而排除了界面互混导致http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets室温与低温生长Fe/Cu(001)差异的可能性,证实了室温生长Fe在4-10ML区域存在的fcc反铁磁相是其本征性质,而非互混所诱导的。结合STM的实验结果,进一步结合STM的结果,我们认为二者差异来源于温度导致的fcc相稳定性的降低。

 3.利用晶格梯度衬底调节了3ML Fe的面内晶格常数,我们发现Fe随着面内的拉伸增大,在磁性上其磁化强度保持恒定,而居里温度降低;而结构上纵向晶格随着面内拉伸进一步膨胀,具有-55%的泊松系数。这一反常性质源于Fe的结构和磁性关联,磁电容积效应使得Fe倾向于体积的膨胀。当样品被加热到居里温度以上变成顺磁体,纵向晶格膨胀消失,泊松系数变回正值22%。

 4.研究了外延生长的Ni/Cu/Co三明治结构中Ni的磁各向异性随着Cu厚度的变化。磁光克尔效应测量结果显示Ni磁各向异性随Cu厚度而振荡。通过该振荡与Ni、Co之间层间耦合类型的对比,我们证实了层间耦合调节了Ni的各向异性并导致其振荡。
学位年度:2009