半金属性赫斯勒合金co2feal的静态及动态磁性研究

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1、分类号：密级：研究生学位论文半金属性赫斯勒合金Co2FeAl的静态及动态论文题目（中文）磁性研究Staticanddynamicmagneticpropertiesof论文题目（外文）half-metalicHeusleralloyCo2FeAl研究生姓名陈振东学科、专业物理学·凝聚态物理研究方向低维材料与微观磁性学位级别硕士导师姓名、职称高存绪副教授论文工作起止年月2014年9月至2017年6月论文提交日期年月论文答辩日期年月学位授予日期校址：甘肃省兰州市原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人

2、已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：半金属性赫斯勒合金Co2FeAl的静态及动态磁性研究中文摘要半金属性赫斯勒合金Co2FeAl(CFA)因具有高的自旋极化率以及低阻尼因子，在自旋电子学中展现了巨大的应用潜力，因而广受人们关注。本文使用分子束外延(MBE)的方法实现了Co2FeAl单晶薄膜在MgO(001)单晶衬底上的外延生长，并通过控制生长时间调节薄

3、膜厚度，对不同厚度下Co2FeAl单晶薄膜的静态与动态磁性进行了研究。我们通过分别控制Co、Fe、Al三束源炉的温度来调节三种元素的沉积速率，进而调节合金薄膜的原子数比例，使其满足n(Co):n(Fe):n(Al)=2:1:1，薄膜厚度通过生长时间来控制，制备了不同厚度的五个样品(26.4nm,17.4nm,8.9nm,6.1nm,4.6nm)。之后利用原位反射式高能电子衍射(RHEED)及高分辨X射线衍射(HRXRD)对样品晶格结构和生长取向进行了表征，并利用振动样品磁强计、直流电输运测试平台和自旋整流测试平台对各个厚度的样品进行了静态及动态磁性的测量。结果表明

4、：(1)Co2FeAl薄膜在MgO(001)衬底上呈良好的外延生长状态。由原位RHEED与HRXRD表征可得其晶体取向为Co2FeAl[100]//MgO[110],Co2FeAl[110]//MgO[100],Co2FeAl(001)//MgO(001)。由HRXRD谱中Co2FeAl(002)峰与(004)峰的峰强比可得样品至少应以B2相为主，而B2相恰好是Co2FeAl能呈现半金属性质的结晶相。(2)在静态磁性测量中，Co2FeAl薄膜的饱和磁化强度不随厚度变化，但磁各向异性随着厚度降低逐渐由四重各向异性转变为单轴各向异性与四重各向异性的叠加，单轴各向异性的

5、易轴平行于样品[110]晶向。该单轴各向异性应是由衬底与薄膜晶格失配引入的晶格应力导致的。(3)各个厚度的Co2FeAl薄膜均体现出负的各向异性磁电阻(AMR)现象。因半金属材料在费米面附近的态密度只有一个自旋取向，所以其内部的s-d散射机制由普通磁性金属的s↑-d↓散射转变为s↑-d↑散射，从而导致负的AMR，这可以作为半金属性的一个判据。也从另一个角度说明我们制备出的样品均呈现半金属性。(4)在面内转角度自旋整流测试中，Co2FeAl薄膜共振场的角度对称性表现出四重对称性和单轴对称性的叠加，我们用Smit-Beljes公式对共振场随角I度的变化进行拟合，得到了

6、不同厚度下的四重各向异性常数K4与单轴各向异性常数K2，并观察到随厚度降低，K2迅速增大而K4迅速减小的规律。(5)Co2FeAl薄膜的共振线宽与共振场有相同的角度对称性，而通过各个角度变频扫场的自旋整流测试可以看出，这种线宽对称性是由于有效阻尼因子的各向异性造成，这与之前人们普遍认为的阻尼因子各向同性的观点不符。然而通过在磁性薄膜的弛豫过程中加入非本征的双磁子散射项，等效阻尼因子的各向异性便得到了很好的解释。因此我们得到了在Co2FeAl单晶体系中，等效阻尼因子的各向异性应当是来源于双磁子散射的结论，同时得到了本征阻尼因子的大致范围。关键词：赫斯勒合金，半金属，

7、自旋整流，阻尼因子IIStaticanddynamicmagneticpropertiesofhalf-metalicHeusleralloyCo2FeAlAbstractHalf-metalicHeusleralloyCo2FeAl(CFA)hasshownaremarkablepotentialapplicationinspintronicsduetoitshighspin-polarizationandlowdampingparameters.Inrecentdecades,manymethodswereusedtofabricateCo2FeAlthinf

8、ilmsa