磁性多層膜的超快退磁動(dòng)力學(xué)研究
發(fā)布時(shí)間：2021-07-31 03:05
本文主要針對(duì)幾種不同結(jié)構(gòu)磁性的多層薄膜樣品,研究其靜態(tài)磁性質(zhì),以及在不同波長(zhǎng)的飛秒激光泵浦下的超快退磁動(dòng)力學(xué)性質(zhì);從不同方面探究偏置樣品中AFM層和FM層之間的交換相互作用與磁進(jìn)動(dòng)衰減的關(guān)系;以及不同波長(zhǎng)不同偏振態(tài)下的泵浦光對(duì)超快退磁時(shí)間的影響。主要的結(jié)果包括以下幾個(gè)方面:1、利用VSM研究了 CoFeB/Pt和CoFeB/Pt/MnIr的靜態(tài)磁學(xué)性質(zhì)。并研究MnIr層厚度對(duì)樣品偏置以及矯頑場(chǎng)的影響,發(fā)現(xiàn)隨著MnIr厚度的增加,偏置場(chǎng)先增加后減小。利用TR-MOKE技術(shù)對(duì)該系列樣品進(jìn)行動(dòng)力學(xué)性質(zhì)研究,發(fā)現(xiàn)在飛秒超快激光泵浦下,該系列樣品存在亞皮秒退磁過(guò)程并后續(xù)進(jìn)行進(jìn)動(dòng)弛豫恢復(fù)過(guò)程。對(duì)系列樣品退磁曲線進(jìn)行擬合,得到Co62Fe25B13（0.63）/Pt（0.5）/Mn78Ir22（6）的 本 征 阻 尼 為 0.085,Co62Fe25B13（0.63）/Pt（0.5）的本征阻尼為0.060。MnIr層的加入明顯地增加了本征衰減。然后對(duì)不同厚度的MnIr樣品進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量擬合,發(fā)現(xiàn)其衰減均大于Co62Fe25B13（0.63）/Pt（0.5）樣品;且隨著MnIr厚度的增加,本征阻尼呈現(xiàn)先...
【文章來(lái)源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
Ni(20nm)/MgF2(100nm)的時(shí)間分辨克爾信號(hào)[9]
華東師范大學(xué)碩士畢業(yè)論文3的電子散射會(huì)改變自旋分布。該模型后來(lái)被Beaurepaire等人引用來(lái)解釋超快退磁的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[9]。在此泵浦過(guò)程中，誘發(fā)了與Ts相關(guān)的自旋動(dòng)力學(xué)，最后導(dǎo)致圖1-2電子、晶格和自旋交換耦合示意圖鐵磁材料超快退磁。系統(tǒng)的時(shí)間演化可以通過(guò)三個(gè)耦合的微分方程來(lái)描述：()()=()()+()(1.1)()()=()()(1.2)()()=()()(1.3)C為比熱容，g為各層之間的耦合常數(shù)，泵浦光導(dǎo)致系統(tǒng)能量增加是由P(t)項(xiàng)引入的。3TM模型直觀描述了超快退磁過(guò)程中的能量平衡過(guò)程和非平衡狀態(tài)的過(guò)程。超快退磁的研究已經(jīng)深入到多種不同的材料中，這些材料中存在不止一種磁性成分，例如，Ni80Fe20、CoPt和TbFeCo合金等等。雖然3TM可以很好地描述一些實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果，但是由于它的局限性，它仍然是一個(gè)激烈爭(zhēng)論的話題。1.2.2微觀三溫度模型(M3TM)2005年，Koopmans等人提出在超快退磁過(guò)程中，聲子介入的自旋翻轉(zhuǎn)散射導(dǎo)致自旋角動(dòng)量向晶格轉(zhuǎn)移[11]。該實(shí)驗(yàn)假定每一個(gè)電子-聲子散射都能導(dǎo)致一個(gè)具有一定概率的自旋翻轉(zhuǎn)，該概率與材料有關(guān)。通過(guò)延伸3TM模型，Koopmans
華東師范大學(xué)碩士畢業(yè)論文6始進(jìn)動(dòng)，如圖1-3.IIb所示。對(duì)于金屬薄膜，通過(guò)熱擴(kuò)散到薄膜中約10ps后，圖1-3多晶鎳薄膜超快退磁過(guò)程[18]便可恢復(fù)原有的平衡角θ。但是由于初始位移，此時(shí)磁化仍然是非平衡的，因此，磁化將繼續(xù)進(jìn)動(dòng)幾百皮秒，如圖1-3.III所示。然而，在一個(gè)真實(shí)的系統(tǒng)中，從能量上來(lái)說(shuō)，磁化進(jìn)動(dòng)并不會(huì)持續(xù)無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間，有效阻尼αeff控制著磁化動(dòng)力學(xué)。此研究中，在單磁層中激光誘導(dǎo)的自旋進(jìn)動(dòng)與鐵磁共振(FMR)中觀察到的頻率是相等的，并且使用TR-MOKE和FMR技術(shù)估算的鎳薄膜的阻尼常數(shù)是一致的。因此可以利用TR-MOKE技術(shù)來(lái)研究相關(guān)磁化動(dòng)力學(xué)，包括鐵磁薄膜中的阻尼現(xiàn)象。
本文編號(hào)：3312640
【文章來(lái)源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
Ni(20nm)/MgF2(100nm)的時(shí)間分辨克爾信號(hào)[9]
華東師范大學(xué)碩士畢業(yè)論文3的電子散射會(huì)改變自旋分布。該模型后來(lái)被Beaurepaire等人引用來(lái)解釋超快退磁的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[9]。在此泵浦過(guò)程中，誘發(fā)了與Ts相關(guān)的自旋動(dòng)力學(xué)，最后導(dǎo)致圖1-2電子、晶格和自旋交換耦合示意圖鐵磁材料超快退磁。系統(tǒng)的時(shí)間演化可以通過(guò)三個(gè)耦合的微分方程來(lái)描述：()()=()()+()(1.1)()()=()()(1.2)()()=()()(1.3)C為比熱容，g為各層之間的耦合常數(shù)，泵浦光導(dǎo)致系統(tǒng)能量增加是由P(t)項(xiàng)引入的。3TM模型直觀描述了超快退磁過(guò)程中的能量平衡過(guò)程和非平衡狀態(tài)的過(guò)程。超快退磁的研究已經(jīng)深入到多種不同的材料中，這些材料中存在不止一種磁性成分，例如，Ni80Fe20、CoPt和TbFeCo合金等等。雖然3TM可以很好地描述一些實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果，但是由于它的局限性，它仍然是一個(gè)激烈爭(zhēng)論的話題。1.2.2微觀三溫度模型(M3TM)2005年，Koopmans等人提出在超快退磁過(guò)程中，聲子介入的自旋翻轉(zhuǎn)散射導(dǎo)致自旋角動(dòng)量向晶格轉(zhuǎn)移[11]。該實(shí)驗(yàn)假定每一個(gè)電子-聲子散射都能導(dǎo)致一個(gè)具有一定概率的自旋翻轉(zhuǎn)，該概率與材料有關(guān)。通過(guò)延伸3TM模型，Koopmans
華東師范大學(xué)碩士畢業(yè)論文6始進(jìn)動(dòng)，如圖1-3.IIb所示。對(duì)于金屬薄膜，通過(guò)熱擴(kuò)散到薄膜中約10ps后，圖1-3多晶鎳薄膜超快退磁過(guò)程[18]便可恢復(fù)原有的平衡角θ。但是由于初始位移，此時(shí)磁化仍然是非平衡的，因此，磁化將繼續(xù)進(jìn)動(dòng)幾百皮秒，如圖1-3.III所示。然而，在一個(gè)真實(shí)的系統(tǒng)中，從能量上來(lái)說(shuō)，磁化進(jìn)動(dòng)并不會(huì)持續(xù)無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間，有效阻尼αeff控制著磁化動(dòng)力學(xué)。此研究中，在單磁層中激光誘導(dǎo)的自旋進(jìn)動(dòng)與鐵磁共振(FMR)中觀察到的頻率是相等的，并且使用TR-MOKE和FMR技術(shù)估算的鎳薄膜的阻尼常數(shù)是一致的。因此可以利用TR-MOKE技術(shù)來(lái)研究相關(guān)磁化動(dòng)力學(xué)，包括鐵磁薄膜中的阻尼現(xiàn)象。
本文編號(hào)：3312640
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