铁磁金属薄膜的高频性质

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1、兰州大学博士学位论文铁磁金属薄膜的高频性质姓名：范小龙申请学位级别：博士专业：凝聚态物理指导教师：薛德胜20100501摘要iX本论文围绕电子信息技术的高频化和集成化瓶颈一GHz频段的高频磁性纳米材料，以及高频磁性的核心一磁化强度动力学过程，系统研究了高磁导率和高共振频率的原理、控制材料高频性质的磁各向异性精确测试技术、以及纳米薄膜高频性质的调控机制；在此基础上针对磁化强度进动的物理图像，实现了动态磁化过程的直流电学测量，提出自旋动力学迈克尔逊干涉仪的设计理念并实现了同时从强度和相位两个角度研究动态磁化过程的实验方法和理论。主要结果如下：l验证了双各向异性模型是描述磁

2、性材料高频性能更普遍的模型。利用此模型不仅实现了目前描述高频磁性三大模型的统一，而且揭示出大幅度提高材料高频性能的关键是突破传统Snoek极限，提高双各向异性场的比值，实现磁化强度的椭圆进动。2实现了利用转动磁化曲线确定样品磁各向异性的新方法。通过测量样品磁化强度随外加磁场方向的关系，不仅可以精确确定磁各向异性的强度和取向，而且可以研究在不同磁场强度下的转动磁化与反磁化过程和机制。3找到了纳米薄膜面内各向异性调控新机N-纳米双相条纹偶极相互作用。利用非晶亚稳态的相分离，室温下直接获得了具有面内各向异性的软磁薄膜，结合斜溅射实现了薄膜面内单轴各向异性场强度的大幅度调控，

3、从而实现高频软磁薄膜高频特性的在位控制。并利用理论计算和微磁学模拟手段证明掺杂斜溅射薄膜的面内单轴各向异性来源于双相条纹之间的磁偶极相互作用。4实现了自旋动力学的直流电测量：自旋整流效应。利用此方法获得了不同位形下坡莫合金条带的一致进动色散关系；发现了foldover现象与非线性阻尼对磁化强度进动角的重要作用；证明了微波辅助翻转效应的物理本质是微波作用下磁化强度动态特性的静态表现。5提出了自旋电子学迈克尔逊干涉仪的设计理念：利用自旋进动实现微波电场和微波磁场在自旋电子学器件中的干涉。实现了微波电场与磁场分量相位，以及自旋进动相位的直流电测量；并获得了相位分辨的铁磁共振

4、谱，从而可以同时从共振相位和强度的角度研究自旋动力学。AbstractxiThisthesisdescribesaseriesofexperimentspropertiesofmagneticmaterialwhichhasbeenandtheoriesaimedatthehi曲frequencyabottleneckinthemovetowardsintegrationofmonolithicappliedinhigherfrequency．Baseonthespinprecessionwhichisfundamentalinhighfrequencymagneti

5、zationbehavior,theunderlyingmechanismofmagnetmmaterialwithhigherpermeabilityandresonancefrequency，themethodstoaccuratedeterminethemagneticanisotropyfield．andthetechniquetoin-situcontroloverthellighfrequencyperfon】[1anceofmagneticthinfilmswereinvestigated．Ontheotherhand，understandingandc

6、ontroloftheinterplaybetweencharge，spin，andmagnetizationdynamicsinferromagneticmaterialsisrequiredforfurtherdevelopmentofspintronicdevice．InadditiontousingspinrectificationeffecttorealizeDCelectricaldetectionofspindynamics，Wewereabletodevelopnewmicrowavemeasurementtechniques．Themajorresu

7、ltsofthisthesisareasfollows：1Withaneffectivebianisotropypicture，theSnoek’Slimit，planarferriteformula,andAcher，Slimitwhicharecurrentthreemodelstodescribethehighfrequencypropertiesofmagneticmaterials，Canbereconciled．Aprolateellipticalprecessionofthemagnetizationaboutitsequilibriu