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《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》 2017年
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MnNiGa磁性斯格明子的发现和物性调控

丁贝  
【摘要】:磁性斯格明子是一种具有拓扑保护的磁畴结构,因其小尺寸、易被电流驱动、低能耗等优点成为磁信息存储和自旋电子学器件的理想材料,近年来备受人们关注。目前国际上已经在少数具有非中心对称结构的材料中发现了磁性斯格明子存在,然而他们的斯格明子成相温区较窄,并且集中在低温区,从而严重制约了磁性斯格明子的实际应用。在本论文中,经过大量的文献调研以及结合课题组多年对MM'X金属间化合物的研究,从化学键调控和电子结构两个层面考虑对材料进行设计,设计出具有中心对称晶体结构的MnNiGa材料体系。通过原位洛伦兹透射电子显微镜观察,结合磁电阻和拓扑霍尔效应的测量证实在Mn NiGa薄片样品中存在双斯格明子态,其稳定存在的温区范围为100K~340K。这是首次在具有中心对称六角结构的金属间化合物中,观察到宽温域、跨室温的双斯格明子拓扑磁畴结构,有望推动磁性斯格明子的实用化。此外,我们利用磁控溅射在热处理过的SiO2/Si衬底上,通过调控溅射温度,进一步制备出了具有六角和立方晶体结构的MnNiGa多晶磁性薄膜。通过磁性和输运测量,我们发现在六角MnNiGa薄膜具有大的拓扑霍尔效应,其出现在很宽的温度范围(10K–300K)内。在这个温度范围内,随磁场变化的霍尔电阻率很大程度上偏离了磁化强度。此外,我们对立方结构的MnNiGa薄膜进行磁性、输运测量,没有任何迹象显示其存在拓扑霍尔效应。这些结果表明在六角结构的MnNiGa薄膜中由于Mn磁矩的几何失措而造成非共面的自旋结构使得薄膜产生大的拓扑霍尔效应。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O482.5

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