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用磁控溅射方法制备了以钌(Ru)为间隔层的钴铂(Co/Pt)多层膜,除了Ru层厚度的变化,Co和Pt层的厚度也在一定的范围内变化,以得到相邻Ru层的Co/Pt多层膜有不同的垂直于膜面的各向异性。论文研究内容主要有三部分。第一部分研究层间交换耦合的极性和强度随间隔层Ru厚度变化的振荡现象;第二部分通过反常Hall效应测量研究磁化过程;第三部分研究厚度和温度相关的反常Hall效应及其标度关系。得到下列有新意的结果:
1、观察到层间交换耦合的极性和强度随非磁性层厚度变化的振荡现象,并且层间耦合振荡是两个长周期振荡的叠加,包括一个快速衰减的长周期(0.8-0.9nm)振荡以及有多个振荡周期的长周期(1.1 nm)振荡。利用Bruno电子光学模型和类RKKY理论非常好地定量解释了层间耦合振荡的实验结果,证明了模型具有普适性。
2、首次利用Co和Pt层厚度相关的反常Hall效应对[Pt/Co]5/Ru/[Co/Pt]5多层膜的磁化过程进行系统研究,观察到磁化过程中所出现的spin-flip和spin-flop两种转变。并且利用Stoner-Wohlfarth模型,定量解释了两种磁化状态出现及它们之间转换对Co和Pt层厚度的依赖。
3、得到了[Pt/Co]s/Ru/[Co/Pt]5多层膜中厚度和温度相关的反常Hall效应及其标度行为的一些新的结果:在此多层膜样品中,观察到较大的的反常Hall效应,比先前在Co/Pt多层膜体系中观察到的反常Hall效应的标度系数值大十倍,此外,不同于先前的理论预言,结果表明,斜散射(skew scattering)和侧跳跃(side-jump)对于Hall效应的贡献可正可负,依赖于厚度和温度。