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磁各向异性已经被广泛应用于磁随机存储器、磁逻辑器件和磁传感器等自旋电子器件中,而阻尼因子是决定这些自旋电子器件性能的关键因素之一。阻尼因子不仅决定着自旋电子器件的磁矩翻转速度,还影响着这些器件的功耗。因此,研究磁各向异性、阻尼因子以及它们之间的关联有助于设计功耗更低、处理速度更快、集成度更高的自旋电子器件。大量的自旋电子器件利用铁磁/非磁薄膜作为其核心组成部分。本论文研究几种铁磁/非磁薄膜中由界面耦合作用诱导产生的面内磁各向异性和阻尼因子各向异性,并试图探究其内在的关联,主要研究内容如下:1.Ga As/Co Fe B薄膜中磁各向异性和阻尼因子各向异性的研究目前,越来越多的理论预言和实验结果表明铁磁薄膜的阻尼因子是各向异性的,这有助于人们在同一个器件中通过改变角度很方便地调控阻尼因子。近年来的一些实验结果表明阻尼因子的各向异性主要表现在单晶或高织构的多晶薄膜中,且阻尼因子各向异性与这些体系的磁晶各向异性具有密切的关联,然而基本不具有磁晶各向异性的非晶薄膜的阻尼因子是否存在各向异性尚不得而知。我们利用磁控溅射技术在Ga As(001)单晶衬底上制备了不同厚度的非晶Co Fe B薄膜,发现其存在显著的面内单轴磁各向异性,其易轴沿Ga As[110]方向、难轴沿Ga As[1-10]方向,且Ga As/Co Fe B薄膜的单轴各向异性的强度随Co Fe B厚度的增加而减弱,表现出一种典型的界面诱导的磁各向异性。Ga As/Co Fe B薄膜的铁磁共振测量结果表明其共振场、线宽和阻尼因子均具有面内单轴各向异性。我们对共振场的面内角度依赖结果进行拟合,发现Ga As/Co Fe B薄膜只具有纯单轴磁各向异性,不存在与磁晶各向异性相关的四度对称性,这与Co Fe B的非晶结构吻合。与单轴磁各向异性类似,阻尼因子的各向异性也随着Co Fe B薄膜厚度的增加而减小,体现出界面效应。此外,我们还在Ga As(001)单晶衬底上制备了固定B含量而改变Co、Fe相对含量的非晶Co Fe B薄膜,在Co和Fe含量完全相等(Co40Fe40B20)的薄膜中发现了最大的单轴磁各向异性和最强的阻尼因子各向异性,这与Néel-Taniguchi理论模型预言的结果一致。通过对Ga As/Co Fe B薄膜的微结构表征结果进行分析,我们发现薄膜的界面沿易轴方向相对平坦、沿难轴方向相对粗糙,由此认为这种特殊的界面形貌不仅诱导产生了面内单轴磁各向异性,还产生了双磁子散射的各向异性,并最终导致阻尼因子的面内单轴各向异性。2.Ni Fe2O4/Bi Fe O3双层膜中交换偏置的研究除了单轴各向异性,单向各向异性也是一种常见的由界面耦合作用诱导产生的磁各向异性,它往往伴随着交换偏置效应的出现。利用反铁磁和铁电相变温度都远高于室温的多铁性材料Bi Fe O3,人们可以设计低功耗的磁电随机存储器,其核心部分就是具有交换偏置或单向各向异性的Bi Fe O3/铁磁(FM)双层膜。通常人们利用金属充当铁磁层,但它受界面扩散、化学反应等因素的影响而易被破坏,因此改用Bi Fe O3/FM全氧化物双层膜应该是比较明智的选择,但是目前人们尚未在室温下发现这种体系具有明显的交换偏置效应。我们利用脉冲激光沉积技术制备了Ni Fe2O4/Bi Fe O3双层膜。X射线衍射(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)的表征结果表明Ni Fe2O4薄膜和Bi Fe O3薄膜都具有良好的结晶性,TEM的元素映射和X光电子能谱(XPS)的厚度剖析结果表明Ni Fe2O4/Bi Fe O3双层膜具有良好的层状结构。Ni Fe2O4/Bi Fe O3双层膜经室温场冷后在低温下产生了显著的交换偏置效应,这主要是由于Bi Fe O3薄膜在低温下产生了自旋玻璃相,从而对Ni Fe2O4层产生了钉扎作用。Ni Fe2O4/Bi Fe O3双层膜经高温场冷后在室温下也产生了明显的交换偏置。在场冷温度为600 K、场冷场为0.5 T的场冷条件下,室温下交换偏置场(HE)和偏置场/矫顽力(HE/HC)的数值分别可达48 Oe和0.6。我们认为这种室温交换偏置来源于Ni Fe2O4-Bi Fe O3界面附近钉扎的未补偿自旋。3.Fe Ni/Ir Mn交换偏置体系的阻尼因子各向异性的研究除单轴各向异性之外,由铁磁/反铁磁薄膜体系界面耦合作用诱导产生的单向各向异性(交换偏置)应该也能产生阻尼因子的各向异性,因此我们选用具有显著交换偏置效应的Fe Ni/Ir Mn双层膜体系来研究阻尼因子的各向异性。我们利用磁控溅射技术在300 Oe诱导磁场下制备了Fe Ni/Ir Mn和Ir Mn/Fe Ni两种生长次序相反的双层膜体系。磁滞回线的测量结果表明这两种薄膜的交换偏置场都与铁磁层厚度成反比,并且交换偏置场均表现出明显的面内单向各向异性;铁磁共振的结果表明它们的共振场、线宽和阻尼因子都表现出面内单向各向异性,其中阻尼因子、交换偏置场的面内角度依赖结果均可用三角函数进行拟合。此外,Fe Ni/Ir Mn薄膜和Ir Mn/Fe Ni薄膜的阻尼因子的变化量(难轴与易轴阻尼因子的差值)都与交换偏置场的大小成线性关系。我们对Fe Ni/Ir Mn薄膜的磁滞回线进行了连续测量,发现该体系的HE和HC随着测量次数n的增加而减小,表现出明显的交换偏置磁锻炼效应。同时,易轴方向和难轴方向的阻尼因子也随着n的增加而减小。尤其是在难轴方向,n=2时的阻尼因子相比n=1的阻尼因子显著减小。此外,交换偏置磁锻炼效应越强的薄膜其阻尼因子随n的增加而减小的效应也越明显。因此,阻尼因子也具有显著的磁锻炼效应。