低維磁性體系的結(jié)構(gòu)與磁性研究.pdf

1、近年以來(lái),薄膜磁學(xué)和自旋電子學(xué)迅速發(fā)展并逐漸走向應(yīng)用。其中最關(guān)鍵和需要解決的問(wèn)題就是如何制備出所需的磁性納米微結(jié)構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行表征,以及如何對(duì)磁性結(jié)構(gòu)的性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控使其滿足需求。本論文研究了以下方面:1.Pd(110)襯底上單原子鏈的制備中的原子置換和成分表征;2.Fe/Cu(001)體系中界面互混與其結(jié)構(gòu)、磁性的關(guān)聯(lián);3.fcc結(jié)構(gòu)Fe晶格調(diào)控以及反常的負(fù)泊松系數(shù);4利用層間耦合對(duì)Ni的磁各向異性的調(diào)節(jié),具體如下:
　　 1.室

2、溫下Pd(110)襯底上沉積3d過(guò)渡金屬原子可以自組織生長(zhǎng)成單原子鏈。我們對(duì)原子鏈進(jìn)行了低溫STW/STS測(cè)量。通過(guò)原子鏈和低溫生長(zhǎng)獲得的短鏈的STS譜線對(duì)比,覷室溫沉積制備出來(lái)的為純Pd原子鏈。在自組織生長(zhǎng)過(guò)程中,沉積原子與襯底Pd的原子置換優(yōu)先與表面原子擴(kuò)散、富集,從而導(dǎo)致形成Pd鏈。這一結(jié)果澄清了該體系中原子鏈的構(gòu)成,展示了原子尺度化學(xué)元素的分辨,對(duì)原子鏈的自組裝生長(zhǎng)也有積極的指導(dǎo)意義。
　　 2.室溫下生長(zhǎng)的Fe/Cu(

3、001)界面存在Fe-Cu互混。通過(guò)控制初始2.5MLFe的生長(zhǎng)溫度,我們控制了界面處的互混程度,研究結(jié)果表明該體系中存在的界面Fe-Cu互混并不影響Fe的結(jié)構(gòu)和磁性。從而排除了界面互混導(dǎo)致室溫與低溫生長(zhǎng)Fe/Cu(OC1)差異的可能性,證實(shí)了室溫生長(zhǎng)Fe在4-10ML區(qū)域存在的fcc反鐵磁相是其本征性質(zhì),而非互混所誘導(dǎo)的。結(jié)合STM的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)一步結(jié)合STM的結(jié)果,我們認(rèn)為二者差異來(lái)源于溫度導(dǎo)致的fcc相穩(wěn)定性的降低。
　　

4、 3.利用晶格梯度襯底調(diào)節(jié)了3MLFe的面內(nèi)晶格常數(shù),我們發(fā)現(xiàn)Fe隨著面內(nèi)的拉伸增大,在磁性上其磁化強(qiáng)度保持恒定,而居里溫度降低;而結(jié)構(gòu)上縱向晶格隨著面內(nèi)拉伸進(jìn)一步膨脹,具有-55％的泊松系數(shù)。這一反常性質(zhì)源于Fe的結(jié)構(gòu)和磁性關(guān)聯(lián),磁電容積效應(yīng)使得Fe傾向于體積的膨脹。當(dāng)樣品被加熱到居里溫度以上變成順磁體,縱向晶格膨脹消失,泊松系數(shù)變回正值22％。
　　 4.研究了外延生長(zhǎng)的Ni/Cu/Co三明治結(jié)構(gòu)中Ni的磁各向異性隨著Cu厚