低維磁性體系的結構與磁性研究.pdf

1、近年以來,薄膜磁學和自旋電子學迅速發(fā)展并逐漸走向應用。其中最關鍵和需要解決的問題就是如何制備出所需的磁性納米微結構并對其進行表征,以及如何對磁性結構的性質(zhì)進行調(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構、磁性的關聯(lián);3.fcc結構Fe晶格調(diào)控以及反常的負泊松系數(shù);4利用層間耦合對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過渡金屬原子可以自組織生長成單原子鏈。我們對原子鏈進行了低溫STW/STS測量。通過原子鏈和低溫生長獲得的短鏈的STS譜線對比,覷室溫沉積制備出來的為純Pd原子鏈。在自組織生長過程中,沉積原子與襯底Pd的原子置換優(yōu)先與表面原子擴散、富集,從而導致形成Pd鏈。這一結果澄清了該體系中原子鏈的構成,展示了原子尺度化學元素的分辨,對原子鏈的自組裝生長也有積極的指導意義。
　　 2.室溫下生長的Fe/Cu(

3、001)界面存在Fe-Cu互混。通過控制初始2.5MLFe的生長溫度,我們控制了界面處的互混程度,研究結果表明該體系中存在的界面Fe-Cu互混并不影響Fe的結構和磁性。從而排除了界面互混導致室溫與低溫生長Fe/Cu(OC1)差異的可能性,證實了室溫生長Fe在4-10ML區(qū)域存在的fcc反鐵磁相是其本征性質(zhì),而非互混所誘導的。結合STM的實驗結果,進一步結合STM的結果,我們認為二者差異來源于溫度導致的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,在磁性上其磁化強度保持恒定,而居里溫度降低;而結構上縱向晶格隨著面內(nèi)拉伸進一步膨脹,具有-55％的泊松系數(shù)。這一反常性質(zhì)源于Fe的結構和磁性關聯(lián),磁電容積效應使得Fe傾向于體積的膨脹。當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.研究了外延生長的Ni/Cu/Co三明治結構中Ni的磁各向異性隨著Cu厚