【摘要】：近年來,電子元器件持續(xù)小型化,其集成度和運行速度也在不斷提高。然而這造成器件的局域高溫嚴重降低了電子元器件的運行速度及使用壽命。因此合理地吸收并利用器件的廢熱己成為發(fā)展高效率、低功耗綠色信息技術的關鍵。鐵磁材料所特有的反常能斯特效應(anomalous Nernst effect,ANE)由于能夠實現(xiàn)熱能向電能的轉換而備受關注。目前,關于鐵磁材料ANE的研究主要集中在結構設計方面,然而鐵磁層本身的反常能斯特效應對器件整體效應起至關重要的作用。因此,為了提升基于反常能斯特效應的熱電器件單位磁矩熱電轉換效率,從鐵磁材料內(nèi)稟因素探索反常能斯特效應的物理機制及增大反常能斯特效應不僅具有理論研究意義也有著重要的應用價值�，F(xiàn)已有理論研究表明反常能斯特效應與自旋軌道耦合能(spin orbit coupling,SOC)及費米面位置息息相關�；诖�,本論文的研究分為以下三個方向:1.選取不同組分的Feo.5(PtxPd1-x)0.5(FePtPd)(0≤x≤1)三元合金薄膜作為研究對象,通過改變FePtPd合金中Pt和Pd的成分含量,連續(xù)且單一地調控體系的自旋軌道耦合能,從而研究自旋軌道耦合能對反常能斯特效應的影響機制。采用直流磁控濺射法在石英玻璃襯底上制備了厚度為20±2 nm的FePtPd三元合金薄膜。樣品均為fcc結構。對不同成分樣品的ANE進行測量,發(fā)現(xiàn)隨著施加于熱源的加熱電流1增大,溫度梯度(?)T增大,反常能斯特電壓VANE呈增大的趨勢。VANE隨加熱功率P線性增大。研究還發(fā)現(xiàn)反常能斯特效率vN隨著Pt原子占比的增加而增大,這是由于sSOC的增強導致的。這部分工作全面給出SOC對ANE的調控規(guī)律與機制,將有助于下一代自旋電子元器件及熱電器件的研發(fā)。2.選取不同組分的FexNi1-x(FeNi)(x=0-0.55,1)外延合金薄膜作為研究對象,通過改變FeNi合金成分,連續(xù)且單一地調控體系的費米面位置,從而研究費米面位置對反常能斯特效應的影響機制。采用直流磁控濺射法在單晶MgO(001)襯底上制備了厚度為40±3 nm的FeNi外延薄膜。對不同成分樣品的ANE進行測量,發(fā)現(xiàn)所有樣品隨著施加于熱源的加熱電流1的增大,其反常能斯特電壓VANE數(shù)值增大。而隨著加熱功率P的增大,VANE數(shù)值線性增大。對于fcc FexNi1-x(x=0.55)薄膜樣品隨著Fe含量x的增大,VANE及反常能斯特效率vN增大,由理論計算可知隨著Fe原子對Ni的替換,其費米能級將升高,進而影響了VANE和vN的大小。而bcc Fe外延薄膜相較于fcc FeNi合金,其VANE及vN發(fā)生驟減及變號,這是由能帶填充效應引起的內(nèi)稟機制貢獻改變導致的。這部分工作深刻揭示了FeNi外延體系中ANE的微觀機制,將為調控及增大反常能斯特效應提供新思路。3.選擇無序(FexNi1-x)0.5Pt0.5(0≤x≤1)三元合金體系,一方面FexNi1-x體系結論對比,發(fā)現(xiàn)摻入重金屬Pt后,體系SOC增強,ANE亦有所增強。另一方面,通過改變Fe和Ni相對原子含量來調節(jié)體系的費米面位置,結論表明隨著Fe原子的增多,費米面位置升高,VANE和vN皆增大。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.2
【圖文】：

可近乎為零[8]。料，能斯特電場在正常能斯特效應常規(guī)項的基礎上又反常項，在樣品達到飽和磁化強度 Ms時，其反常項溫度梯度穩(wěn)定的體系，在樣品未達到飽和磁化強度之隨著外加磁場 的增大而急劇上升，然后經(jīng)過一個拐，直至飽和。其拐點即為樣品正好達到飽和磁化強度在外加磁場中所受的洛倫茲力并不能對此現(xiàn)象進行合能斯特效應，圖 1-1 為其原理示意圖。反常能斯特效導體兩端不僅有電荷的積累還有自旋積累，從而同時常能斯特效應來源于載流子運動時受到的自旋相關偏反常能斯特效應可以看作反�；魻栃臒嵝�，二霍爾效應(ordinary Hall effect, OHE)與反�；魻栃Ｄ芩固匦c反常能斯特效應之間的主要區(qū)別

西安理工大學碩士學位論文自旋軌道耦合相(Thomas 項)。自旋軌道耦合作用解釋效應。簡而言之，從電子靜止參考系(圖 1-2 (b))，可看在地球上觀測到太陽在環(huán)繞地球運動一樣。由于電子流環(huán)產(chǎn)生一個磁場，使電子自旋磁矩從優(yōu)取向。圖 1-在圖 1-2 (b)中，由電子靜止參考系看，核似乎圍繞電子方向的磁場。電子自旋和它的軌道的相互作用感生的磁

1 緒 論面位置的移動引起貝里曲率的變化；而同濟大學的 W. J. Fan[51]等學者從實對于不同成分的 NixCo1-x(002)外延合金薄膜，隨著溫度的增加AH的幅度也圖 1-4(右)在一個特定的溫度，xx非單調變化，因此可得到最大值。此外，些不同成分薄膜的AH變號現(xiàn)象。他們也將這種現(xiàn)象解釋為由費米面位置變填充效應造成的。

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本文編號：2775141