鐵磁薄膜自旋塞貝克效應(yīng)研究.pdf

1、自旋塞貝克效應(yīng)指處在溫度梯度中的鐵磁體會誘導(dǎo)形成自旋電壓，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就成為自旋電子學(xué)領(lǐng)域中最受人們關(guān)注焦點之一。然而鐵磁導(dǎo)體中的自旋塞貝克效應(yīng)的具體大小仍然存在爭議，另外人們對自旋塞貝克效應(yīng)和自旋霍爾磁電阻性研究幾乎沒有文獻報道，這些問題對于自旋塞貝克效應(yīng)和自旋霍爾磁電阻的研究具有重大意義和研究價值。本文研究了Pt/Py（Pt/Ni81Fe19）結(jié)構(gòu)中的自旋塞貝克效應(yīng)，接著在Pt/YIG（Pt/Y3Fe5O12）結(jié)構(gòu)中測量了由焦耳熱誘導(dǎo)共

2、存的自旋塞貝克效應(yīng)和自旋霍爾磁電阻。
　　首先，本文利用自旋擴散方程詳細分析了Pt/Py結(jié)構(gòu)中自旋塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生的自旋電壓的分布情況，從理論上得出其逆自旋霍爾電壓大小隨Py厚度的變化規(guī)律為：Py厚度越厚，其逆自旋霍爾電壓越大，然后趨于定值。同時，考慮了該結(jié)構(gòu)的短路效應(yīng)，通過有限元數(shù)值分析方法模擬分析了各個樣品短路效應(yīng)的具體大小。得知，Py厚度越厚，Pt上的逆自旋霍爾電壓受到Py的短路越明顯。綜合考慮這兩者因素，制備了不同Py厚度的

3、樣品，實驗上排除了反常能斯特效應(yīng)和平面能斯特效應(yīng)，測量并計算了Pt/Py結(jié)構(gòu)真實逆自旋霍爾電壓的大小，結(jié)合理論反推得到了Py的自旋擴散長度為18nm，為鐵磁體中自旋擴散長度的測量提供了新的方法。
　　然后，本文詳細研究了在Pt/YIG結(jié)構(gòu)中的由焦耳熱誘導(dǎo)共存的自旋塞貝克效應(yīng)和自旋霍爾磁電阻。我們設(shè)計了電流自加熱實驗裝置，測量了不同Pt厚度的Pt/YIG結(jié)構(gòu)的逆自旋霍爾電壓和自旋霍爾磁電阻，利用這兩者對電流奇偶依賴關(guān)系不同，分離了逆

4、自旋霍爾電壓和自旋霍爾磁電阻，并研究了這兩者與磁場和電流夾角θ的關(guān)系。利用Pt/Cu/YIG結(jié)構(gòu)排除Pt被YIG的磁化影響，確定了該磁阻是自旋霍爾磁電阻。研究發(fā)現(xiàn)：Pt越薄，逆自旋霍爾電壓和自旋霍爾磁電阻越大；自旋塞貝克效應(yīng)是關(guān)于角度θ的cos?關(guān)系，而自旋霍爾磁電阻是關(guān)于角度θ的sin2θ關(guān)系。為了明確自旋塞貝克效應(yīng)和自旋霍爾磁電阻之間的聯(lián)系，著重計算了各自自旋流與電流的關(guān)系：自旋塞貝克效應(yīng)的自旋流是電流的二次關(guān)系，與溫度有關(guān)；而自旋