铁磁性金属薄膜的磁电阻研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:epwangke96
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对于铁磁金属的磁电阻,传统认为它来自于磁化强度M方向和外加磁场H两方面的贡献,由于M的方向与H有关,所以研究它们各自的影响是一个尚未解决的问题。通常,饱和磁化下多晶材料各向异性磁电阻AMR=(ρ||-ρ)cos2φ/ρ。然而,在大多情况下,M不可能饱和磁化,所以研究磁场对磁电阻的影响依然是一个尚未澄清的问题。对于单晶来讲,磁电阻是否只有这两个来源也是一个问题。基于以上问题,我们做了以下研究:1、磁场H对纵向磁电阻ρxx和各向异性磁电阻AMR的影响。我们选取了饱和场较小的多晶FeNi薄膜,发现H不仅对ρxx有较大的影响,而且对AMR也有影响。依据样品面内磁场平行和垂直电流方向ρxx随磁场线性变化的不同,我们在AMR的描述中引入了磁场的影响,这一影响在特斯拉量级的饱和场下不能再被忽略。最后,我们通过温度的升高验证了这一结论;2、磁化强度M方向对磁电阻的影响。我们选取单晶Co/MgO体系,研究了“饱和场”下非cos2β的磁电阻角度依赖关系ADMR(β为H和I的夹角),发现除了几个特殊角度外,M永远不可能饱和到磁场方向;在线性近似下,得出了薄膜面内和面外构型下ADMR的解析表达式,利用这一表达式可以在外加磁场H大于2倍各向异性场时准确的描述ADMR;并且可以利用ADMR的非cos2β角度关系这一特征从中剥离出磁化强度的贡献;3、晶体结构对磁电阻的影响。通过对单晶Fe/MgO(001)薄膜的研究,发现除二重对称磁电阻外,还存在四重磁电阻对称项。基于磁电阻张量得出的唯象公式对转角曲线的拟合,剥离了室温到低温四重对称项的贡献。通过小场下、不同电流方向下的磁电阻曲线以及单晶Ni/MgO(111)薄膜面内类似的测量结果,证明了高阶对称磁电阻与晶体结构密切相关。我们称这一材料本征电阻为“晶体电阻”。
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