应力/应变对FeRh合金薄膜磁性和输运性质的调控研究
文献类型：期刊论文
| 作者 | 谢亚丽 |
| 刊名 | 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)
 |
| 出版日期 | 2017 |
| 页码 | 112 |
| 关键词 | Ferh薄膜 铁磁态 反铁磁态 应力/应变 调控 |
| 产权排序 | 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) |
| 英文摘要 | 近年来,随着柔性电子、柔性磁电子技术的发展,磁电子器件倾向于柔性化。在实际使用过程中,磁电子器件不可避免地会受到不同方式和大小应力应变的影响,掌握应力应变对磁电子器件的调控规律和机理就显得十分重要。磁性功能材料和功能结构是构建磁电子器件的基础,研究应力应变对磁性功能材料的调控规律对磁电子学的发展有重要意义。变磁性材料FeRh是一种重要的磁性功能材料,它在自旋电子学器件中有着非常广泛的应用。因此,本论文通过不同方式对FeRh薄膜施加应力应变,研究应力应变下薄膜的变磁性转变温度、铁磁序、反铁磁序以及输运性质的变化规律,这将对柔性磁电子学器件的发展有重要指导意义。首先,我们利用磁控溅射方法将FeRh薄膜外延生长在具有(100)取向的不同单晶衬底[MgO、SrTiO_3(STO)、LaAlO_3(LAO)]上,研究FeRh薄膜在外延应变作用下磁性和输运性质的变化规律。通过实验得到结论如下:生长在MgO和STO衬底上时,FeRh薄膜采用面内45°旋转的外延方式,承受了来自衬底的压应变;生长在LAO衬底上时,由于衬底和薄膜之间晶格失配大,薄膜采用面内45°旋转和cube-on-cube的混合方式外延,且随着厚度增加,薄膜最终会采取cube-on-cube方式生长,承受的张应变。在这三种衬底上不同外延应变的调控下,薄膜的变磁性转变温度可以在405至360 K之间改变。进一步对薄膜施加外磁场,在这三种不同应变下的薄膜,其变磁性转变温度随外加磁场的变化速率分别为-8.5、-7.1和-9.7 K/T。同样的,在这三种不同应变下的薄膜,其磁电阻值达到最大的温度也不相同,分别在380、340和320 K。上述差异都是由于外延应变对薄膜的变磁性转变温度的影响造成的。其次,我们使用转移法生长出了具有褶皱结构的柔性FeRh/PDMS薄膜,这种薄膜结构不但可以使样品承受更大的应力应变,还可以将样品弯曲形变为任意形状。在这项工作中,通过将样品弯曲成不同曲率半径使其变形的方式来施加应力应变,测量其磁性和输运性质,结果表明:(1)在得到的褶皱样品中,其磁性在外加应力应变下保持稳定,不同大小的外加机械应变对样品的磁相变温度和矫顽场基本无影响,即我们获得了应力应变下磁性能保持稳定的柔性FeRh/PDMS薄膜;(2)宏观输运测试中得到的柔性FeRh薄膜电阻随温度迅速增加的特性并非样品本征表现,基本都是裂纹的特性,微裂纹随温度的变化规律能够很好地解释样品中电阻随温度的变化。然后,我们将FeRh薄膜生长在具有(100)取向的铁电衬底PMN-PT上,通过对铁电衬底PMN-PT施加电场,利用其逆压电效应来对薄膜样品施加可定量调控的应力应变。从随后的磁性测试和加电磁光克尔(MOKE)测试中可以得到如下结论:我们制备出薄膜样品在大约360 K存在着反铁磁到铁磁的一级相变;当温度为360 K时,对PMN-PT衬底施加1 kV/cm的电场,可使薄膜的相变温度向高温偏移大约15 K,这相当于在温度不变的情况下,FeRh薄膜从铁磁有序排列占主体的状态转变到了铁磁和反铁磁排列共存的状态。同时,在同样的温度下,通过改变电场方向和大小,可以在薄膜中获得稳定的高/低两种磁化状态。最后,研究还发现,在该体系中,矫顽场随电场的变化表现出类蝴蝶曲线行为,这也进一步说明这种大的磁电耦合效应主要是由衬底的逆压电效应产生的应力应变所导致的。最后,我们将FeRh和非晶CoFeB薄膜复合在一起,通过对CoFeB薄膜的磁性测试发现,由于两种薄膜之间的交换耦合作用,CoFeB薄膜的磁各向异性受到FeRh薄膜反铁磁态磁各向异性的影响,表现出单轴和四重对称磁各向异性叠加的规律。因此,通过测试CoFeB薄膜磁各向异性的变化,可以得到FeRh薄膜反铁磁态磁各向异性的变化,这为探测反铁磁磁性变化提供一种方法。随后,我们尝试将复合薄膜生长在(100)取向的铁电衬底PMN-PT上,通过对衬底施加电场的方式,对FeRh薄膜施加不同类型和大小的应力应变,研究应力应变对FeRh反铁磁态的影响规律。实验结果表明,FeRh薄膜只有在外延的情况下才能影响CoFeB薄膜的磁各向异性。 |
| 公开日期 | 2018-12-04 |
| 源URL | [http://ir.nimte.ac.cn/handle/174433/16693]  |
| 专题 | 2017专题 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 谢亚丽. 应力/应变对FeRh合金薄膜磁性和输运性质的调控研究[J]. 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所),2017:112. |
| APA | 谢亚丽.(2017).应力/应变对FeRh合金薄膜磁性和输运性质的调控研究.中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所),112. |
| MLA | 谢亚丽."应力/应变对FeRh合金薄膜磁性和输运性质的调控研究".中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) (2017):112. |
入库方式： OAI收割
来源：宁波材料技术与工程研究所
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