Co2Mn1-xTixSi赫斯勒合金的制备与磁性及FMR谱线展宽原理

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lizhigang3637
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
Heusler合金是一类具有高自旋极化率的铁磁性金属间化合物,在自旋电子学方面有着广阔的应用前景。近年来有实验和理论报道通过元素掺杂和替代制备四元Heusler合金可以调控费米面在半导体带隙中的位置从而改变其能带和磁学性质。本文使用电弧熔炼的方法制备出以半金属性Co2MnSi为基,用非磁性Ti替代Mn的系列Heusler合金,并研究了Ti掺杂量及不同退火条件对其结构和磁学性质的影响。为了探索合金样品铁磁共振谱谱线展宽的原理,我们进行了铁磁共振谱谱线的拟合计算的研究,并制备了厚度不同的Ni薄膜用于验证算法和程序的正确性。首先,我们将纯度达到99.99%的单质金属按Co2Mn1-xTixSi的原子比例(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)配比,在氩气环境下通过电弧熔炼制备了熔融产物。X射线衍射图样表明,经过电弧熔融直接得到得的熔炼产物没有相分离(如分离为Co2MnSi和Co2TiSi)。同时也表明其晶格结构不仅包含L21结构,而是由多种结构构成,因此需要通过高温退火处理。我们使用了两种高温退火工艺:一是将熔融产物密封在真空的石英管中在1073K下退火8天,并自然降温。二是将一次退火后的样品在冷却后重复退火程序一次。之后用X射线衍射仪、振动样品磁强计、电子自旋共振谱仪对经过不同退火处理的Co2Mn1-xTixSi合金样品的结构和磁学性能进行了表征。结果表明:(1)两种退火工艺处理后的Co2Mn1-xTixSi样品均没有发生相分离现象。在1073K下退火8天,并自然降温的样品晶体结构呈L21结构;经过二次退火的样品呈DO3结构。两种结构的样品晶格常数随Ti含量增加而增加,这是因为Ti原子半径大于Mn原子半径。L21结构的Co2Mn1-xTixSi样品晶格常数分布于5.66A到5.73A。DO3结构的Co2Mn1-xTixSi样品晶格常数比L21结构有明显增大,分布于5.94A到6.01A。(2) Co2Mn1-xTixSi样品的饱和磁化强度随Ti含量的增加而下降。DO3结构的样品饱和磁化强度较L21结构样品的饱和磁化强度下降。L21结构的样品单位分子式的磁矩分布于4.8μB/f.u到1.3μB/f.u。在Mn含量较高时其饱和磁矩基本满足Slater-Pauling曲线;但当Ti含量较高时其饱和磁矩比理论曲线低,这是由于高Ti掺杂导致样品居里温度显著减小,从而导致了室温磁性显著减小。DO3结构的样品单位分子式的磁矩分布于3.2μB/f.u.到1.0μB/f.u.低于Slater-Pauling曲线的理论预期。(3) Co2Mn1-xTixSi样品的居里温度同样随Ti含量的增加而下降。L21结构的样品的居里温度除Co2MnSi超过测量范围(990K)外,其余分布在947.5K—401.5K之间。DO3结构的样品的居里温度分布在783.0K—369.8K之间。当Mn含量较高时居里温度满足线性变化的规律,当Mn含量较低时并未表现出线性相关的特点。(4)我们测试了Co2Mn1-xTixSi粉末样品的FMR谱。由于粉末样品形貌不规律,无法得到样品本征的阻尼因子α。通过将样品磨成光滑的小薄片,样品的FMR谱线线宽有了明显的减小,但与Heusler合金本征的阻尼因子α所造成的线宽相比仍有数量级的差距。为了对探索Co2Mn1-xTixSi样品铁磁共振谱线展宽的原理,我们进行了铁磁共振谱谱线的拟合计算的研究。我们从Landau-Lifshitz-Gilbert方程出发,推导出了磁导率的实部和虚部随外场变化的表达式。根据推导出的表达式,我们使用Matlab软件编写程序,通过数值模拟,计算并绘制出给定参数的铁磁共振谱线。为了验证算法和程序的正确性,我们制备了厚度在9nm到45nm的Ni薄膜。对于Ni薄膜样品,拟合所得的结果与实验数据能很好的符合,并通过拟合得到样品的阻尼因子α及朗德g因子。通过对公式和拟合过程中调节参数的研究,并联合Kittel公式进行讨论,我们判断,对于粉末和薄片样品的铁磁共振谱谱线展宽,缺陷所引起的形状各项异性起到了主导作用。
其他文献
随着信息技术的飞速发展,系统安全成为越来越重要的一个问题,受到人们的广泛关注。而身份认证技术作为保证系统安全的第一道屏障,起着至关重要的作用。传统的Windows身份认证
本文从汉语“什么”构成的反问句的结构入手,找出了汉语“什么”所构成的反问句在韩国语中的对应形式,以及在不同的语用意义中的汉语和韩国语的句法结构特点。 Starting wit
自由曲面光学元件具有改善光学性能、优化产品结构、实现轻量化等显著优点。随着现代科技发展的日新月异,自由曲面光学元件的应用领域逐步扩大,不仅包括航空、航天、国防、军事
20世纪80年代伴随着拉美国家的债务危机,发展中国家的资本外逃现象开始受到学术界的广泛关注,90年代的金融危机更是凸现资本外逃问题的严重性。同样在经历体制转轨的中国,资
论文第一章对中外交通肇事犯罪立法进行比较研究。在与英美法系国家交通肇事立法进行比较时,指出了中美在交通肇事违规和交通犯罪的认定和处罚上存在的差异;在与大陆法系国家
犬肛门腺炎是犬肛门腺囊内的腺体分泌物蓄积于囊内,繁殖细菌,产生毒素,刺激黏膜而引起的炎症。1发病情况滦南县王某带一体重5千克3.5岁京巴犬到笔者处就诊。病初患犬因疼痛、
环境诉讼是遏制环境侵权行为的利器,但环境诉讼的展开难以脱离对环境司法鉴定的倚仗,目前我国的环境司法鉴定程序相关规定仍有待于进一步完善。本文从环境司法鉴定的特点出发.着
<正>当下,各地基层法院受理的案件大有井喷之势,法官"课业"负担重,在依法回应百姓"诉"求的情况下,是否能为法官减负想出一个可行之策?因为有"拿起法律武器,维护合法权益"的倡
期刊
随着我国加入WTO和市场经济体制的成熟,以及公众对政府期望值的不断提高,政府机构做出适当调整以适应国际、国内环境已成为必然的趋势。党的十六大以来,我国政府改革由“职能
土地是人类赖以生存的最重要的资源。由土地衍生的各项土地权利的确定、转移、变更、撤消和保护是合理配置土地资源、调整土地关系、减低交易成本、保护合法权益、实现持续发