Co基半金属性磁性薄膜的制备及单层薄膜的磁学性质的研究

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1、、峙迖士ｆ硕士学位论文Ｃｏ暮半全属牲碱牲尊旗的制备及羊层尊胰的砝学性廣的研堯斯宇豪指导教师：崔玉亭教授刘国栋教授专业名称：新能源材料与器件研究方向：磁性功能材料二〇一八年五月重庆师范大学硕士学位论文Co基半金属性磁性薄膜的制备及单层薄膜的磁学性质的研究硕士研究生：斯宇豪指导教师：崔玉亭教授刘国栋教授学科专业：新能源材料与器件所在学院：物理与电子工程学院重庆师范大学二O一八年五月ChongqingNormalUniversityMasterThesisStudyonpreparat

2、ionofCo-basedhalf-mentalicMagneticthinfilmsandthemagneticpropertiesofthemonolayerthinfilmMaster:SiYuhaoDissertationSupervisor:Prof.CuiyutingProf.LiuGuodongSpecializedsubject:NewEnergyMaterialandDeviceCollege:CollegeofPhysicsandelectronicengineeringChongqingNormal

3、UniversityMay,2018独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的研宂成果，也不包含为获得重庆师范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明。学位论文作者签名：舞策签字曰期：年／月５曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重庆师范大学有关保留、使用学位论，文的规定有权保留并向国家有关部

4、门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆师范大学可以将学位论玄的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学位论文作者签名：签字曰期年（月上日重庆师范大学硕士学位论文中文摘要Co基半金属性磁性薄膜的制备与单层薄膜的磁学性质的研究摘要半金属材料在不同的自旋带上分别有金属和半导体的性质，半金属材料中的Heusler合金具有极高的总磁矩，利用其半金属性和高总磁矩和高自旋极化等特性，能够制备出特殊的合金薄膜，研制性能优异的功能材料和器

5、件。本研究通过实验和自旋波理论两种方法，结合到目前为止的研究现状，研究Co2MnSi和CoTiSb两组分的合金化合物的薄膜，总结研究结果，设计特殊形状和测量方法的薄膜，讨论其性质，同时用自旋波理论讨论合金在零温条件下，系统参数对磁性质和态的影响。研究分为如下五章内容。第一章介绍了自旋电子学的研究内容，简述了磁阻效应的分类和特征，根据研究中的不足，引入半金属性铁磁材料和Heusler合金，选择Co2MnSi和CoTiSb作为研究组分，总结物性和制备两方面的研究进展，用海森堡模型对基态的磁性质和相进行研究。第二章介绍了合金靶

6、材和薄膜制备的具体实验方案，讨论了实验方法和操作流程，对比研究现状中不同制备方法实验结果，分析实验操作、仪器参数等对薄膜制备的影响。参数包括：脉冲激光能量E，脉冲频率F，沉积室压强P，基底温度T，基底材料和沉积时间等。也介绍了理论研究的海森堡模型和自旋波理论的具体方法。第三章采用PLD制备Co2MnSi合金薄膜，测量分析制得样品的X射线衍射图谱，扫描电子显微镜测出的表面形貌和X射线能谱仪测得的薄膜成分，确定薄膜结构。分析实验参数的变化对薄膜样品结构的影响，得出结果：1设定适当的激光能量，能够制备出结构与块材相符的薄膜；2

7、频率影响薄膜表面的平整度、致密程度以及膜的厚度；3沉积室压强影响薄膜的结构和不同沉积时间下薄膜的厚度。根据研究结果和研究现状，设计了特殊几何形状的合金薄膜与磁电阻测量方法，讨论该薄膜的磁阻性质。第四章采用PLD制备CoTiSb合金薄膜，测量分析制得样品的X射线衍射图谱，扫描电子显微镜测出的表面形貌和X射线能谱仪测得的薄膜成分，确定薄膜结构。实验参数对结果的影响和Co2MnSi合金薄膜的制备相似。第五章采用自旋波理论，研究各向异性二维阻挫平方格子的基态性质，讨论了系统的各向异性对磁性质的影响对于阻挫平方格子。研究表明：不同

8、的各向异性参数和次近邻交换积分常数取不同值时，系统分别处于奈尔态、共线态、自旋液态或者奈尔和共线态的叠加态。I重庆师范大学硕士学位论文中文摘要第六章总结了本研究的主要结果，简述了实验的改进方向和后续研究的内容。关键词：半金属性材料，海斯勒合金，磁阻效应，经典自旋模型，单层薄膜的磁性质II重庆师范大学硕士学位论文英文摘