有序、无序fept合金的反常霍尔效应研究

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1、.目录摘要1Abstract3第一章绪论51.1霍尔效应的发现51.2反常霍尔效应的理论研究71.2.1本征机制——Karplus-Luttinger理论71.2.2斜散射机制（skewscattering）——Smit理论81.2.3边跳机制（sidejump）——Berger理论91.2.4Berry曲率对反常霍尔效应的贡献111.3反常霍尔效应的实验研究进展131.3.1一次方关系131.3.2二次方关系141.3.3一次方与二次方叠加的关系161.3.4一些特殊的实验现象181.4本论文的主要工作21参考文献22第二章样品的制备与表征方法252.1样品

2、的制备252.1.1辉光放电原理252.1.2磁控溅射262.2样品的表征292.2.1X射线衍射（XRD）292.2.2X射线反射率（XRR）302.2.3薄膜磁性测量（VSM）322.2.4薄膜的成分分析（XPS）332.2.5样品形貌测量（AFM）342.2.6电阻的测量35参考文献36第三章不同有序度FePt合金的反常霍尔效应393.1FePt合金介绍393.2样品的生长和测量403.3实验结果和分析413.3.1X射线图谱分析41...3.3.2样品的磁性分析443.3.3反常霍尔效应数据分析453.3.4实验中未能解决的问题563.4小结61参考文

3、献62第四章多层膜方式生长FePt合金的反常霍尔效应674.1样品生长和测量方法674.2结果和分析674.2.1X射线反射率和X射线衍射数据分析674.2.2样品的VSM数据分析694.2.3反常霍尔效应数据分析704.3小结77参考文献78第五章不同厚度无序FePt的反常霍尔效应815.1样品的制备和表征815.2结果和分析815.2.1XRD图谱分析815.2.2样品的磁性分析825.2.3反常霍尔效应的数据分析835.3小结91参考文献92攻读博士学位期间发表的论文93致谢94...摘要自1881年EdwinHerbertHall在铁磁性材料中观察到反

4、常霍尔效应以来，为了明确其产生的机理，科学家们从理论和实验上进行了大量研究和探索，但至今仍未得到令人满意的结果。在理论上，大家提出了几种机制来解释反常霍尔效应，但到底是来自于那种机制如今仍然没有一个统一的定论。在实验上，人们观察到了很多不一样的结果，对于大量的实验数据也没有一个普适的理论来支持。虽然最近理论研究者们从动量空间贝利曲率的计算中对反常霍尔效应的本征机制有了新的研究进展，但是在相当长的一段时间里，对反常霍尔效应的研究还将会是一个探索的过程。在本论文中，我们对FePt合金的反常霍尔效应进行了较为详细的研究，我们的工作主要分为以下三个部分：1、我们利用F

5、e-Pt复合靶，通过加热生长并原位退火的方法，利用直流磁控溅射制备了一系列不同有序度的FePt合金。在磁滞回线测量中发现随着有序度的增加，FePt逐渐从无序结构转变为L10有序结构，并同时在薄膜内建立起强的垂直各向异性。在进行反常霍尔效应分析时，我们发现利用常规的方法对数据拟合并不能得到好的结果，考虑到在测量温度范围内样品的自发磁化强度有较大的变化，我们发现考虑磁化强度因温度效应引起的修正后，实验结果能很好的符合线性关系，其中下标“0”表示0K，进一步研究发现代表非本征贡献的随着样品的有序度增加而减小，而在增加。最后通过分析我们得出，在这些样品中对反常霍尔效应

6、起主要作用的是与散射无关的本征贡献。2、我们利用多层膜生长并退火的方式制备了一批FePt合金，通过X射线衍射发现退火温度低于400℃时没有L10FePt(001)特征峰，而只有FePt(200)衍射峰，结合磁滞回线的测量我们发现在400℃以下温度退火的样品的易磁化轴在平行于薄膜表面方向。同样经过考虑磁化强度温度效应引起的修正后，在进行反常霍尔效应的研究时我们发现随着退火温度的升高，样品的斜散射贡献在减小，而边跳和本征机制之和在高温退火的样品中趋于稳定。3、在研究不同厚度的无序FePt的反常霍尔电导率时我们发现，非本征贡献的斜散射随着薄膜的厚度增加而减小，而与散

7、射无关的贡献项却随薄膜的厚度基本不变，我们有可能得到了接近体材料中的反常霍尔数值，并认为，如果厚度继续增加，将会趋近于0。最后我们利用关系对实验结果进行分析时，发现随着薄膜厚度的增加，指数逐渐趋于2。...关键字：反常霍尔效应、斜散射、边跳、本征贡献、贝利曲率、FePt、自发磁化强度、磁控溅射中图分类号：O469...AbstractSinceE.H.HallobservedtheanomalousHalleffect(AHE)inferromagneticmaterialsin1881,inordertorevealthemechanismofthiscom

8、plexandfascinatingp