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文檔簡介
1、目前對計算機數(shù)據(jù)傳輸速率的要求不斷提高。這就要求數(shù)據(jù)的讀出過程需要較寬的電子傳輸帶寬,寫入過程需要較短的反轉時間。目前的主要障礙在于寫入過程,磁性存儲裝置中的磁性層轉換特性限制了磁性裝置速度的提高。為了克服這個困難,需要對磁性層在超快時間尺度內(nèi)的動力學過程進行研究,得到其發(fā)生特性轉換的時間,進而改進計算機中現(xiàn)有的磁性存儲裝置。因此,本文對典型的3d金屬鎳及其復合膜在飛秒激光下的超快熱化過程進行了詳細研究。
首先,采用磁控濺
2、射技術制備了不同厚度的Ni薄膜及其復合膜,對部分樣品進行了500℃真空退火,利用掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡對退火前后的樣品進行表征,發(fā)現(xiàn)退火后的薄膜結晶性增強了;對于Cu/Ni復合膜,較厚的Cu層使薄膜退火后的結晶性更好,晶粒多而均勻;退火使得復合膜Cu/Ni比Cr/Ni更有利于薄膜表面晶粒的生長。
其次,對已制備好的薄膜樣品,采用飛秒激光泵浦-探測技術測試了其在不同參數(shù)條件下的瞬態(tài)反射率信號,重點研究了泵浦光與探測光功
3、率、散熱層和退火對瞬態(tài)反射率曲線的影響,獲得以下結論:受飛秒激光脈沖激發(fā)后,Ni薄膜瞬態(tài)反射率在約0.2ps時從穩(wěn)定值突變至極值,隨后有一個較緩慢的恢復過程,并且在15ps,30ps和45ps附近出現(xiàn)了應力回波產(chǎn)生的尖峰;泵浦光功率的升高,使得反射率變化率突變的幅值增大;探測光與泵浦光功率之比的減小可以提高系統(tǒng)的信噪比;不同散熱層下薄膜瞬態(tài)反射率急劇下降的時間是一致的,但是具有較大電子比熱容常數(shù)和強電子聲子耦合常數(shù)的散熱層如Cr更能提高
4、瞬態(tài)熱傳導的散射效率。退火后的復合膜相比退火前在突變后的恢復過程進行得更快,Cu層較厚時退火后的瞬態(tài)反射率恢復率比Cu層較薄時大;相比Cr(40nm)/Ni(40nm),復合膜Cu(40nm)/Ni(40nm)具有較小的晶格失配率,退火更有利于后者內(nèi)部電子和聲子以擴散方式進行的熱傳遞。
最后,采用有限差分法對三溫模型進行了數(shù)值求解,并對Ni薄膜和NiFe薄膜的超快熱化過程進行了模擬。引進一個相當于自旋比熱容常數(shù)的系數(shù)γs來
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