Perpendicular magnetic anisotropy of cobalt films intercalated under graphene
利用自旋极化低能电子显微镜（SPLEEM）和俄歇电子能谱（AES）研究了石墨烯/Ir（111）界面纳米Co薄膜的磁性。我们表明，石墨烯顶层促进垂直磁各向异性的Co膜下面，即使相对较厚的插层沉积。石墨烯/Co界面的磁各向异性能明显大于自由Co表面。石墨烯和Co电子轨道的杂化被认为是所观察到的垂直磁各向异性的起源。
2014-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy in Co$_2$MnGa
我们报告垂直磁各向异性的铁磁Heusler合金Co $_2$ MnGa中的MgO/Co $_2$ MnGa/Pd三层堆叠的Co $_2$ MnGa厚度高达3.5 nm。通过反常霍尔效应，我们研究了从垂直磁各向异性到面内磁各向异性的自旋重取向转变。从反常霍尔效应的温度依赖性，我们观察到预期的缩放的$ρ_{xy}^{AHE}$与$ρ_{xx}$，这表明本征和侧跳机制在很大程度上负责在这种材料中的反常霍尔效应。
2016-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field modulation of exchange stiffness in MgO/CoFeB with perpendicular anisotropy
我们观察到在电场作用下具有垂直易磁化轴的MgO/CoFeB的磁畴结构。电畴结构呈现迷宫状，周期与电场有关。我们发现除了已知的磁各向异性调制外，还考虑了电场对交换刚度常数的调制，从而解释了周期的电场调制。
2016-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy in bulk and thin-film CuMnAs for antiferromagnetic memory applications
提出了将具有垂直磁各向异性的CuMnAs作为反铁磁存储器的活性物质。信息可以存储在反铁磁畴状态，而写入和读出可以依赖于表面磁化的存在。根据第一性原理计算预测，用Ge、Si、Al或B取代少量的As原子，可以在CuMnAs中获得易轴各向异性.这种效应是由于空穴掺杂引起费米能级附近的某些电子能带的占据发生了变化。计算的磁各向异性的温度依赖性没有表现出任何异常。CuMnAs（001）薄膜也具有垂直磁各向异性。
2018-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Magnetism of Perpendicularly Magnetized MnxGa Epitaxial Films on GaAs for Practical Applications
Mn_xGa薄膜具有高垂直各向异性、高矫顽力和高能量积，在超高密度垂直记录、永磁体、自旋转移矩存储器和振荡器、磁阻传感器以及铁磁金属/半导体异质结器件等方面具有巨大的应用潜力。在这里，我们提出了一个全面的图表，通过使用分子束外延生长在III-V族半导体GaAs上的垂直磁化MnxGa薄膜的有效磁性剪裁的第一次，通过系统地调查宽范围的组合物和详细的生长后退火效应。我们发现，（001）取向的MnxGa薄膜与L10或D 022有序可以在GaAs上结晶在一个非常宽的组成范围从x=0.76到2.6。L10有序MnxGa薄膜具有强的磁化强度、高的磁阻比、巨大的垂直各向异性、高的本征和非本征磁致伸缩率以及大的能量积，这些特性使得这种材料在垂直磁纪录、高性能自旋电子器件和永磁体等方面具有良好的应用前景。相比之下，D 022有序薄膜表现出较低的垂直各向异性和较弱的磁性。生长后退火的MnxGa薄膜的研究表明，高的热稳定性高达450 ℃，和有效的剪裁的磁性可以通过延长退火在450 ℃。这些结果将有助于理解这种材料和设计新的自旋电子器件的具体实际应用。
2013-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Full-Heusler Co2FeSi alloy thin films with perpendicular magnetic anisotropy induced by MgO-interface
采用对靶溅射（FTS）方法，在衬底温度TS = 300 ℃时，制备了厚度为100 nm的L21有序全Heusler Co2 FeSi（CFS）合金薄膜。薄膜的L21阶和B2阶的程度分别为0.37和0.96。此外，FTS方法成功地形成了具有由MgO界面磁各向异性诱导的垂直磁各向异性（PMA）的全Heusler CFS合金薄膜。当dCFS为0.6 nm <= dCFS <= 1.0 nm时，CFS/MgO堆叠层显示PMA。这些结构中的PMA是CFS/MgO界面垂直磁各向异性的结果。
2017-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Low damping magnetic properties and perpendicular magnetic anisotropy with strong volume contribution in the Heusler alloy Fe1.5CoGe
我们提出了一个动态磁性的TiN缓冲的Heusler合金Fe $_{1.5}$ CoGe外延薄膜的研究。制备了不同退火温度下的厚度系列样品，测量了磁阻尼，得到了最低的$α=2.18\times 10^{-3}$值。Fe $_{1.5}$ CoGe/MgO的垂直磁各向异性特性也被表征。的界面垂直各向异性常数$K^{\perp}_{\rm S}$与退火温度的演变示出，并与广泛使用的CoFeB/MgO接口。还发现了大的体积贡献的$(4.3\pm0.5)\times 10^{5}$ $\rm J/m^3$的垂直各向异性，在普通的Co和Fe基Heusler合金中的体积贡献消失。
2019-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Tuning perpendicular magnetic anisotropy in the MgO/CoFeB/Ta thin films
理解铁磁金属/氧化物界面的磁各向异性是一个基础和有趣的课题。本文提出了一种通过改变MgO/CoFeB/Ta薄膜中MgO的厚度来控制垂直磁各向异性（PMA）强度的方法。我们确定，PMA在MgO/CoFeB界面的块状MgO层的晶体结构的调谐和显着降低，由于晶体MgO形成的发病与MgO厚度的增加。我们的工作开辟了一条途径来操纵磁各向异性的铁磁金属/氧化物界面的修改。
2014-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Perpendicular Anisotropy Gradient in Co/Pd Multilayers by Ion Irradiation
Ar+离子辐照Co/Pd多层膜的可调谐性已被用来创建依赖于深度的垂直各向异性梯度。通过调节Ar+的动能和注量，控制了局部结构改性的深度和横向密度。通过X射线磁性圆二色性和常规磁强计研究的一阶反转曲线分析表明，局部结构损伤削弱了表面附近的垂直各向异性，导致磁化向面内方向倾斜。离子辐照方法与其他合成方法互补，并且可以与其他合成方法结合使用，以使各向异性梯度最大化。
2014-08-07 cond-mat.mtrl-sci
The origin of enhanced interfacial perpendicular magnetic anisotropy in LiF-inserted Fe/MgO interface
Fe/MgO界面具有巨隧穿磁电阻和强垂直磁各向异性，是自旋电子学的重要组成部分。最近的一项研究表明，在Fe和MgO层之间插入超薄LiF层显著增强了PMA。在这项研究中，我们进行X射线磁性圆二色性测量Fe/LiF/MgO多层膜，以揭示PMA增强的起源。我们发现，LiF插入增加的轨道磁矩各向异性，从而磁各向异性能量。我们把这种轨道磁矩各向异性增强的起源归因于更强的电子局域化和电子-电子关联或更好的界面质量和更少的缺陷。
2022-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Origin of perpendicular anisotropy in thin Co/Pt bilayers grown on alumina
本文研究了生长在Al 2 O3上的Co（1.6nm）/Pt（3.0nm）双层膜中垂直各向异性的起源。高于350 $^{\circ}$ C时，所有层都表现出垂直各向异性。矫顽场随退火温度线性增加，有两个不同的速率：低于550 $^{\circ}$ C时为0.05 T/100 $^{\circ}$ C，高于550 C时为0.8 T/100 $^{\circ}$ C。通过使用X-射线衍射和透射电子显微镜进行仔细的结构表征，我们证明了在550 $^{\circ}$ C以下存在L1 $_{1}$型的短程相关性，而在550 $^{\circ}$ C以上，观察到L1 $_{0}$化学有序。我们的结论是，观察到的垂直各向异性的Co/Pt双层氧化铝和退火生长不仅是由于界面各向异性，通常调用，但也CoPt合金化和化学有序，发生在生长后退火。
2011-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy in insulating ferrimagnetic gadolinium iron garnet thin films
通过简单地改变样品温度，我们对钆铁石榴石（GdIG）薄膜的磁各向异性进行了实验控制。通过SQUID磁强计测量获得的磁滞回线明确地揭示了易磁化轴从面外到面内的变化取决于样品温度。此外，我们证实了这些发现，通过使用温度依赖的宽带铁磁共振光谱（FMR）。为了确定有效磁化，我们利用FMR光谱的固有优势，其允许确定独立于顺磁性衬底的磁各向异性，而磁力测定法确定来自膜和衬底的组合磁矩。这使我们能够定量评估的各向异性和平滑过渡，从平面到垂直磁各向异性。此外，我们还导出了GdIG薄膜的温度依赖性$g$因子和Gilbert阻尼。
2017-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Study of the Effect of Annealing on the Properties of Mn2RuxGa Thin Films
研究了补偿亚铁磁半金属Mn 2 Rux Ga在250 ~ 400 ℃的真空退火薄膜的效果。沉积在（100）MgO衬底上的39.3nm薄膜由于衬底应变引起的1%的四向伸长而表现出垂直磁各向异性。退火的主要变化是补偿温度的修改，其首先从沉积膜的50 K增加到在250摄氏度退火后的185 K，然后在400摄氏度退火后下降到140 K。原子有序度、介电常数、电阻率和反常霍尔效应（AHE）都有微小的变化，但在面内或面外磁场作用下，SQUID磁强计测得的净磁化强度变化更为显著。在室温下，它在20至30 kA/m处饱和，并且在垂直SQUID回路中看到小的软分量，这在正方形AHE磁滞回线中是不存在的。这是由化合物的半金属性质解释的; AHE探测仅在费米能级提供自旋极化电子的4c Mn亚晶格，而SQUID测量相反排列的4c和4a亚晶格磁化的总和。
2019-04-03 cond-mat.mtrl-sci
A 4-fold-symmetry hexagonal ruthenium for magnetic heterostructures exhibiting enhanced perpendicular magnetic anisotropy and tunnel magnetoresistance
本文报道了MgO/Ru/Co_2FeAl/MgO异质结中出现的一种不寻常的具有四重对称性的六方Ru晶体取向，其中近似Ru（02-23）的生长归因于MgO、Ru和Co_2FeAl之间的晶格匹配。与Cr（001）层相比，Co2 FeAl/MgO界面的垂直各向异性显著增强。采用这种结构的MTJ产生了最大的隧道磁阻的垂直MTJ使用低阻尼Heusler合金。四重对称的六方Ru来自于具有空前高的晶体指数的外延生长，为立方和四方铁磁合金的垂直各向异性膜的发展开辟了独特的途径。
2014-08-16 cond-mat.mtrl-sci
On the origin of perpendicular magnetic anisotropy in strained Fe-Co(-X) films
对于应变Fe-Co（-X），理论上已经预测了非常高的磁各向异性，并且实际上在外延薄膜上的几个实验似乎证实了应变诱导的各向异性增强。本研究提出了一个关键的分析不同的贡献垂直各向异性：体积，界面和表面各向异性。跟踪这些贡献，厚度系列的单层膜以及多层膜与Au-Cu缓冲层/不同的晶格参数的中间层已被制备。磁各向异性的分析表明，缓冲层的晶格参数的影响可以忽略不计。电子效应，起源于两个，Au-Cu界面和薄膜表面，超出了弹性效应。然而，表面各向异性超过界面各向异性的三倍以上。与密度泛函理论的结果的比较表明，实验观察到的强垂直表面各向异性源于从一个理想的无氧化物表面的偏差。因此，定制的Fe-Co-X/氧化物界面可以打开通向无稀土材料中的高各向异性的途径。
2016-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Annealing on Perpendicular Magnetic Anisotropy in W/MgAl2O4/CoFeMnSi/W/CoFeMnSi/MgAl2O4/W. Double Storage Layers for Upcoming MTJs
本研究通过调节退火温度优化了W/MgAl2O4/CoFeMnSi等多层异质结构的垂直磁各向异性，发现界面氧化是提升PMA的关键，为未来高热稳定性的自旋电子器件提供了理想的候选材料。
2024-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy in Co$_2$Fe$_{0.4}$Mn$_{0.6}$Si
本文报道了半金属铁磁Heusler合金Co $_2$ Fe $_{0.4}$ Mn $_{0.6}$ Si（CFMS）在MgO/CFMS/Pd三层结构中的垂直磁各向异性（PMA）。PMA被发现CFMS的厚度在1和2 nm之间，与$K_U = 1.5\times 10^6$ erg/cm $^3$的磁各向异性能量密度为t $_{\tiny \textrm{CFMS}} = 1.5$ nm。MgO和Pd层都是诱导PMA所必需的。我们测量一个可调的异常霍尔效应，其符号和幅度随CFMS和Pd厚度而变化。
2016-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Contributions of Co and Fe orbitals to Perpendicular Magnetic Anisotropy of MgO/CoFeB Bilayers with Spin-Orbit-Torque-Related (Ta, W, IrMn, and Ti) Underlayers
我们研究了CoFeB/MgO双层膜与W、Ta、IrMn和Ti接触时的垂直磁各向异性（PMA），它们被认为是与自旋-轨道-力矩相关的底层。由于形成死层，CoFeB的饱和磁化强度取决于底层材料，从而影响每个膜的PMA强度。X射线磁性圆二色性测量表明，界面混合只抑制Fe的垂直轨道矩，而同时抑制Co的垂直和面内轨道矩。
2017-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of the spin Hall angle and switching current in the nc-W(O)/CoFeB/MgO system with perpendicular magnetic anisotropy
我们研究了沉积在具有大氧含量的纳米晶钨薄膜nc-W（O）上的垂直磁化CoFeB薄膜的开关电流的温度依赖性。自旋霍尔角$|Θ_\mathrm{SH}| \approx 0.22$与温度无关，而开关电流在低温下强烈增加。我们发现nc-W（O）对退火不敏感。因此，对于在制造期间需要高温退火工艺的磁存储器或逻辑器件中集成自旋霍尔驱动的信息写入，它可以是一个很好的选择。
2016-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Reinvestigation on large perpendicular magnetic anisotropy in Fe/MgO interface from first-principles approach
采用第一性原理密度泛函方法研究了磁性金属Fe/MgO界面和电介质绝缘体Cr层下的电子结构和磁各向异性.结果表明，界面共振态随着Fe层数的减少而被占据，与典型的刚性能带图不同，在厚度依赖的振荡行为中发现了大的垂直各向异性。我们讨论的方案的二维范霍夫奇异性与平带色散，以及各向异性能量的准确性与现有的实验数据进行比较。
2017-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Interface induced perpendicular magnetic anisotropy in Co/CoO/Co thin film structure: An in-situ MOKE investigation
在Si（001）衬底上生长了Co /CoO/Co多晶薄膜，利用原位磁光克尔效应研究了薄膜的磁特性。在顶部Co层中观察到易磁化轴垂直于膜表面的磁各向异性，而底层被发现是软的，具有面内磁化，而没有顶层的任何影响。非原位面内和面外衍射测量表明，Co在氧化界面上的生长是以c轴垂直于膜面的择优取向进行的，这导致了观察到的垂直磁各向异性。纹理的c轴预计是由于在界面处的Co和氧之间的杂交的界面能的最小化的结果。
2012-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Correlation of tunnel magnetoresistance with the magnetic properties in perpendicular CoFeB-based junctions with exchange bias
研究了一系列垂直排列的Ta/Pd/IrMn/CoFe/Ta $(\textit{x})$ /CoFeB/MgO $(\textit{y})$/CoFeB $(\textit{z})$ /Ta/Pd磁性隧道结的磁性能与退火温度/时间、钉扎电极中软铁磁电极和Ta尘化层厚度的关系以及它们与隧道磁阻比的关系。我们得到了一个大的垂直交换偏置为79.6 $\,$ kA/m的$x=0.3\,$ nm。对于具有$z=1.05\,$ nm的叠层，软电极的磁性质类似于超顺磁性的特征。对于具有$x=0.4\,$ nm、$y=2\,$ nm和$z=1.20\,$ nm的堆叠，在后退火温度$T_\textrm{ann}=330\,^{\circ}$ C下退火60 min后，交换偏压呈现出显著降低，而层间交换耦合和单位面积的饱和磁化强度在$T_\textrm{ann}=340\,^{\circ}$ C下退火60 min后急剧衰减。同时，隧道磁阻比在$T_\textrm{ann}=300\,^{\circ}$ C下退火60 min后显示出$65.5\%$的峰值，对于较高的退火温度（$T_\textrm{ann}\geq330\,^{\circ}$ C），显著降低至$10\%$，对于较长的退火时间（$T_\textrm{ann}=300\,^{\circ}$ C，90分钟），显著降低至$14\%$。我们将隧道磁电…
2018-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular Magnetic Anisotropy in Conducting NiCo2O4 Films from Spin-Lattice Coupling
高垂直磁各向异性（PMA），纳米级自旋电子应用所需的属性，是罕见的氧化物导体。我们报告的观察PMA高达0.23兆焦耳/立方米的适度应变外延NiCo 2 O 4（NCO）薄膜，这是室温亚铁磁导体。磁弹性效应的自旋-晶格耦合被认为是PMA的起源。四面体位置上的Co的面内xx-yy态在磁各向异性和自旋-晶格耦合中起着至关重要的作用，能量标度为1 meV/f. u。微观起源的阐明铺平了道路，工程氧化物导体PMA使用金属/氧杂化。
2019-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of perpendicular magnetic anisotropy and its electric field-induced change through interface engineering in Cr/Fe/MgO
最近，证明了Cr/Fe/MgO的垂直磁各向异性（PMA）及其电压控制（VC）（Physical Review Applied 5，044006（2016））。在这项研究中，我们揭示了大的电压引起的各向异性变化的Cr/Fe/MgO的起源。Cr/Fe/MgO的化学结构的分析揭示了Cr原子的存在在Fe/MgO界面附近，这可以影响磁各向异性（MA）和它的VC。我们发现，PMA及其VC可以通过在Fe/MgO界面处控制Cr掺杂来增强。对于有效PMA为0.8 MJ/m3的Cr/Fe（5.9 μ m）/Cr（0.7 μ m）/MgO，证明了370 fJ/Vm的压控磁各向异性（VCMA）效应的最大值。
2016-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous GdFeCo Films Exhibiting Large and Tunable Perpendicular Magnetic Anisotropy
我们报告的非晶GdFeCo薄膜的磁补偿的成分和温度依赖性。磁性补偿是由于稀土离子与过渡金属离子之间的反铁磁耦合作用和过渡金属离子之间的铁磁相互作用之间的竞争。20 ~ 34at. %被发现表现出补偿现象，其特征在于低饱和磁化强度和垂直磁各向异性（PMA）附近的补偿温度。在52 ~ 59 ℃的高Gd区未观察到补偿温度。%，与最近的模型计算结果定性一致。然而，在室温下实现了低磁化，伴随着大的PMA，其磁化率达到~6.6 kOe。所观察到的垂直磁各向异性的非晶GdFeCo薄膜可能具有与原子尺度各向异性的某些方面相一致的结构起源。我们的研究结果拓宽了用于设计PMA薄膜的过渡金属-稀土合金的组成范围，使其在纳米器件中具有可调的磁各向异性。
2013-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Domain structure in CoFeB thin films with perpendicular magnetic anisotropy
用磁光克尔效应显微镜观察了不同温度下具有垂直易磁化轴的CoFeB MgO薄膜的磁畴结构。通过分析条纹畴的空间周期，并将已建立的畴模型拟合到周期上，得到畴壁表面能。结合SQUID测量的磁化强度和各向异性能，这导致在这些薄膜中的交换刚度和畴壁宽度的估计。这些参数对于确定畴壁是否将在由这些材料制成的图案化结构和器件中形成是必不可少的。
2012-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Domain structure and perpendicular magnetic anisotropy in CoFe/Pd multilayers using off-axis electron holography
用直流磁控溅射法在热氧化硅衬底上制备了不同厚度的Co_（90）Fe_（10）/Pd多层膜。透射电子显微镜显示高度织构化的结晶膜具有柱状结构，而扫描透射电子显微镜和原子力显微镜分别表明一些层波纹和表面粗糙度。利用离轴电子全息术和磁力显微镜研究了Co 90 Fe 10/Pd多层膜的磁畴结构和垂直磁各向异性（PMA）。Co 90 Fe 10层厚度是决定磁畴尺寸和垂直磁化强度的主要因素：两者都随着厚度的增加而减小。在具有最薄的0.45 nm磁性层的样品中观察到最强的PMA。
2015-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Tracing magnetic atom diffusion with annealing at the interface between CoMn alloy and MnGa layer by X-ray magnetic circular dichroism
利用X射线磁性圆二色性（XMCD）分析研究了退火过程中CoMn合金与MnGa层界面上磁性原子的扩散。我们发现，在bcc CoMn的自旋耦合平行于垂直磁化MnGa层的生长条件下，而后退火调制的界面磁耦合反铁磁的Co。在每个吸收边的元素特定的磁滞曲线揭示了大的矫顽场在Mn和Co通过与MnGa的交换耦合。通过透射电子显微镜分析，退火后XMCD谱线形状的变化与促进Mn和Co2 MnGa层形成的界面反应有关。Mn原子的界面扩散调制Mn和Co位点之间的磁交换耦合，并反转垂直磁化的方向。
2022-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy in Au/FeCo/Au ultrathin films: Combined experimental and first-principles study
本文结合实验与第一性原理计算，系统研究了Au/FeCo/Au超薄膜的垂直磁各向异性，揭示了其随原子单层厚度奇偶振荡及滑动平均后的线性厚度依赖关系，并阐明了近界面区域对磁各向异性的关键作用。
2025-02-05 cond-mat.mtrl-sci
High Curie temperature and perpendicular magnetic anisotropy in homoepitaxial InMnAs films
采用离子注入和脉冲激光熔化的方法制备了不同Mn浓度的稀磁半导体InMnAs。的In 1-xMnxAs外延层的居里温度取决于Mn浓度x，达到82 K x=0.105。Mn离子在In位的取代引起垂直于InMnAs层的压缩应变和沿面内方向的拉伸应变。这导致大的垂直磁各向异性，这对于磁化的电控制的演示和自旋转移矩诱导的磁化反转通常是需要的。
2015-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Interdiffusion in epitaxial ultrathin Co2FeAl/MgO heterostructures with interface-induced perpendicular magnetic anisotropy
利用扫描透射电子显微镜（SEM）、能量色散X射线谱（EDS）和X射线磁圆二色性（XRD）研究了外延生长的Co2 FeAl/MgO（001）异质结的结构，并与界面诱导的垂直磁各向异性（PMA）有关。研究发现，Co2 FeAl层中的Al原子向MgO中发生了明显的互扩散，在Co2 FeAl/MgO界面附近形成了贫Al的Co-Fe-Al/Mg-Al-O结构。这种原子置换可能起到额外的作用，提高PMA，这是与观察到的大垂直轨道磁矩的Fe原子在界面处。这项工作表明，在ferromanget/势垒界面的相互扩散的控制是至关重要的界面诱导PMA系统的设计。
2016-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Large perpendicular magnetic anisotropy in epitaxial Fe/MgAl2O4(001) heterostructures
研究了电子束蒸发外延Fe（0.7 nm）/MgAl 2 O 4（001）异质结构的垂直磁各向异性（PMA）及相关性质。使用优化的结构，我们在室温下获得了大的PMA能量~1 MJ/m3，与超薄Fe/MgO（001）异质结构相当。PMA能量和饱和磁化强度都表现出较弱的温度依赖性，保证了应用中较宽的工作温度范围。利用时间分辨磁光克尔效应测得0.7 nm Fe层的有效磁阻尼常数为~0.02。本研究证实了Fe/MgAl 2 O 4异质结用于垂直磁性隧道结的能力，并且与理论预测很好地吻合。
2018-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Origin of perpendicular magneto-crystalline anisotropy in L10-FeNi under tetragonal distortion
采用第一性原理密度泛函方法研究了L10有序FeNi合金中垂直磁晶各向异性的起源。我们发现，L10-FeNi的垂直MCA主要来自组成的Fe原子，这与最近的测量的Fe轨道磁矩的各向异性的L10-FeNi的X-射线磁性圆二色性是一致的。对自旋轨道相互作用的二阶微扰分析表明，占据的多数自旋带和未占据的少数自旋带之间的自旋翻转激发对垂直MCA有相当大的贡献，少数自旋带中的自旋守恒项也是如此.此外，MCA能量随着面内晶格参数减小（增加轴比c/a）而增加。MCA能量的增加可以归因于由于在压缩面内畸变下费米能级周围的Fe d（xy）和d（x2-y2）轨道分量的调制而导致的自旋翻转项的进一步增强。
2012-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Topological defects and misfit strain in magnetic stripe domains of lateral multilayers with perpendicular magnetic anisotropy
研究了垂直磁各向异性纳米薄膜中的条纹畴，薄膜具有周期性的厚度调制，可以引起条纹周期和面内磁化强度的横向调制。由此产生的系统是二维等效的应变超晶格的磁条结构和形状各向异性内的界面失配应变控制的属性。这使我们能够观察到，实验上的第一次，在整个角度范围内，在这个二维磁性晶体的晶界的连续结构转变。磁化反转过程可以通过由于磁条图案中的向错与面内磁化配置中的畴壁之间的耦合而引起的失配应变的效应来定制。
2012-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Spin wave study of magnetic perpendicular surface anisotropy in single crystalline MgO$\text{/}$Fe$\text{/}$MgO films
宽带铁磁共振测量不同厚度的单晶铁膜夹在MgO层。一个详尽的磁性表征的薄膜（交换常数，立方，单轴和表面各向异性）的均匀和第一垂直驻波自旋波模式的研究，使作为施加的磁场和膜厚度的函数。非互易自旋波传播的额外测量使我们能够将两个界面对总表面各向异性的贡献分开。结果是一致的准体膜内部和两个磁性不同的顶部和底部界面，归因于不同的氧化态的差异的模型。
2022-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular anisotropy of ultrathin epitaxial cobalt films on graphene
石墨烯由于其长自旋寿命和高迁移率而对自旋电子学具有吸引力。到目前为止，只有厚的多晶板被用作铁磁电极。我们报道了在石墨烯上生长的平坦的外延Co-Co薄膜。在0.5- 1 nm的厚度范围内，它们显示出垂直磁各向异性，这是由理论证实的。PMA、外延和石墨烯厚度为基于石墨烯的自旋电子器件带来了新的前景，例如任意磁化方向的零场控制、电极和石墨烯之间的能带匹配以及诸如Rashba和电场控制磁性的界面效应。
2010-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and bias voltage dependence of Co/Pd multilayer-based magnetic tunnel junctions with perpendicular magnetic anisotropy
测量了垂直磁化Co/Pd电极的磁性隧道结（MTJ）的温度和偏置电压依赖的输运。Co/Pd多层膜的磁化强度测量进行表征的电极。研究了Co/Pd双层膜中Co层的厚度、退火温度、MgO势垒界面处Co层的厚度以及双层膜的层数对隧穿磁电阻效应的影响。在室温下和13 K下的TMR-比率约为11%和18.5%的测量和两个定义良好的开关场观察。将结果与Co-Fe-B电极和面内各向异性的MTJ的测量结果进行比较。
2010-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-Dependent Magnetoelasticity and its Effects on Perpendicular Magnetic Anisotropy in Ta|CoFeB|MgO Thin Films
我们报告的测量超薄Ta |CoFeB| MgO层作为单轴应变的函数的面内磁弹性耦合，使用四点弯曲装置进行。对于退火的样品，我们观察到强烈的依赖于CoFeB层的厚度在1.3-2.0 nm的范围内，这可以被建模为所产生的组合的有效表面和体积的磁致弹性耦合的贡献。我们指出，如果存在类似的厚度依赖性的磁弹性耦合响应双轴应变，那么标准的Néel模型的磁各向异性能量收购一项成反比的磁性层厚度。这种贡献可以显著改变整体磁各向异性，并为磁各向异性能量对磁性层厚度的强非线性依赖性提供了自然的解释，这种依赖性通常在退火的CoFeB中观察到|具有垂直磁各向异性的MgO薄膜。
2015-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced perpendicular magnetocrystalline anisotropy energy in an artificial magnetic material with bulk spin-momentum coupling
系统研究了Co $-$ Pt/Pd多层膜的垂直磁晶各向异性。我们的磁性测量数据表明，非对称的Co/Pd/Pt多层膜具有显着更大的垂直磁各向异性（PMA）的能量相比，对称的Co/Pt和Co/Pd多层膜样品。我们进一步通过对CoPt $_2$、CoPd $_2$和CoPtPd的第一性原理计算来支持该实验，CoPt和CoPtPd分别是在单位晶胞中由三个原子层组成的复合体材料，Pt/Co/Pt、Pd/Co/Pd、Pt/Co/Pd。通过估计体自旋-动量耦合对MCA能量的贡献，我们发现具有对称性破缺的CoPtPd多层膜具有比其他相似但缺乏对称性破缺的多层膜显著更大的垂直磁各向异性（PMA）能量。因此，这一观察结果提供了由于结构反转对称性破缺导致的PMA增强的证据，并突出了非对称CoPtPd作为第一种具有体自旋-动量耦合的人工磁性材料，这为设计具有强PMA的材料开辟了新的途径。
2019-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Strong perpendicular magnetic anisotropy energy density at Fe alloy/HfO2 interfaces
研究了重金属（HM）/ Fe合金/MgO薄膜异质结构在Fe合金和MgO之间插入一层HfO 2钝化层后的垂直磁各向异性（PMA）行为。这是通过在随后的MgO层的射频溅射沉积之前在Fe合金上沉积一到两个Hf原子层来实现的。该Hf层在MgO层的后续沉积期间被完全氧化，如通过X射线光电子能谱学测量所证实的。结果，可以在没有任何制造后退火处理的情况下实现强的界面垂直各向异性能量密度，例如Ta/Fe 60 Co20 B20/HfO 2/MgO异质结构的1.7 erg/cm ^2。根据HM，PMA的进一步增强可以通过热退火到至少400 C来实现。我们发现，超薄HfO 2层提供了一系列的选择，用于增强磁异质结的磁性能的自旋电子学应用。
2017-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Strong Enhancement of Spin-Orbit Torques and Perpendicular Magnetic Anisotropy in [Pt0.75Ti0.25/Co-Ni multilayer/Ta]n Superlattices
该研究开发了[Pt0.75Ti0.25/Co-Ni多层膜/Ta]n超晶格，其自旋轨道力矩效率随n线性增加、垂直磁各向异性场增强超2倍且开关电流密度低，为自旋电子技术提供了优质材料候选。
2025-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the perpendicular magnetic anisotropy, spin Hall switching current density and domain wall velocity by submonolayer insertion in Ta / CoFeB / MgO heterostructures
通过在Ta / CoFeB / MgO / Ta异质结构中亚单层插入Au、Pt或Pd，我们调整了铁磁层的垂直磁各向异性和矫顽场。我们表明，这有一个重大的影响自旋霍尔开关电流密度和它的依赖于外部磁场。尽管$θ_\mathrm{SH} \approx -0.07$的有效自旋霍尔角相当小，但我们获得了低至$2 \times 10^{10}$ A/m $^2$的开关电流密度。我们发现，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用参数$D$减少与Au或Pd中间层，和垂直各向异性场减少了一个数量级与Pd中间层。用畴壁形核和扩展模型定量地解释了开关电流密度与电流脉冲宽度的关系。因此，界面工程被认为是一个合适的路线，以定制的电流感应磁化开关特性的磁性异质结构。
2017-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetization of Co20Fe50Ge30 films induced by MgO interface
报道了在单晶MgO（001）衬底上外延生长Co_（20）Fe_（50）Ge_（30）薄膜。结构表征显示CoFeGe的（001）取向B2有序性与MgO势垒匹配良好。在MgO/CoFeGe/MgO结构中实现了垂直磁各向异性（PMA），优化的磁各向异性能量密度（K）为3 106 erg/cm 3。发现磁各向异性强烈依赖于MgO和CoFeGe层的厚度，这表明CoFeGe的PMA是由CoFeGe和MgO之间的界面各向异性贡献的。CoFeGe薄膜具有较低的阻尼常数，是一种很有前途的实现低开关电流的自旋电子材料。
2013-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of Massless Domain Wall Dynamics in Nanostripes with Perpendicular Magnetic Anisotropy
在具有垂直磁各向异性的纳米条带（Pt/Co/AlO $_x$）中由纳秒电流脉冲引起的畴壁运动显示出可忽略的惯性。在电流脉冲期间的时间分辨磁显微镜显示，一旦电流达到恒定的幅度，畴壁就开始以恒定的速度移动，并且在脉冲结束后没有或很少发生运动。这些畴壁的非常低的“质量”归因于它们的窄宽度和高阻尼参数$α$的组合。这样的小惯性应该允许通过调整电流脉冲的持续时间和幅度来精确控制畴壁运动。
2012-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic tunnel junctions with multi-interface free layer
未来几代的磁性随机存取存储器要求磁性隧道结能够同时提供高磁阻、强保持、低开关能量和小于10 nm的小单元尺寸。在这里，我们研究垂直磁性隧道结与复合自由层，多个铁磁/非磁界面可以有助于热稳定性。在这些多界面自由层中，采用不同的掺杂材料（MgO、Ta、Mo）作为耦合层。研究了不同退火条件下的结特性演化。已观察到的第一CoFeB层的厚度上的隧穿磁电阻的强烈依赖性。在使用Mo和MgO作为耦合层的结中，在400°C退火后已经实现了大于200%的大隧穿磁阻。
2022-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetization reversal, magnetic anisotropy, multi-step spin switching, and domain nucleation and expansion in Ga1-xMnxAs films
我们对铁磁半导体Ga 1-xMnxAs薄层中垂直磁化的反转过程进行了全面的研究。在这项研究中，我们特意选择了Ga 1-xMnxAs与低Mn浓度（x ~ 0.02），因为在这样的标本的立方和单轴各向异性参数的贡献是可比的，使我们能够识别两种类型的各向异性在磁反转过程中的作用。作为第一步，我们已经系统地绘制出铁磁共振的角度依赖性薄Ga 1-xMnxAs层，这是一个非常有效的工具，用于获得材料的磁各向异性参数。然后通过磁输运（即，霍尔效应和平面霍尔效应测量）。这些测量使我们能够观察到（100）和（010）平面之间的相干自旋旋转和非相干自旋切换。提出了一个模型来解释所观察到的多步自旋开关。该模型与实验结果的一致性表明，它可以可靠地用于确定磁各向异性参数的磁输运数据。在低x的Ga_（1-x）Mn_xAs中，垂直磁化反转的一个有趣的特征是在磁化数据中出现了双磁滞回线。这种双回路行为可以通过将所提出的模型推广到包括畴成核和膨胀的过程来理解。
2005-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Large Perpendicular Magnetocrystalline Anisotropy at Fe/Pb(001) interface
近年来，自旋电子学器件中磁性单元的不断小型化，激发了人们对具有大垂直磁晶各向异性（PMA）的磁性薄膜的研究。研究和应用中使用的常见磁性材料都是基于Fe，因为纯铁金属是自然界中最好但最简单的磁性材料。通过系统的第一性原理计算，探索了在非贵金属、非磁性Pb（001）衬底上制备大尺寸PMA的可能性。有趣的是，在只有半个单层Fe的Pb/Fe/Pb（001）三明治结构中发现了7.6 meV的巨大磁晶各向异性能（MAE）。电子结构的分析表明，在界面处的磁邻近效应是负责这种显着增强MAE。MAE进一步增加到13.6毫电子伏与三重重复盖铅和中间铁层。此外，MAE可以方便地通过电荷注入进行调谐。
2018-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Robust perpendicular magnetic anisotropy in Ce substituted yttrium iron garnet epitaxial thin films
采用脉冲激光沉积法（PLD）在钆镓石榴石（GGG）衬底上制备了铈掺杂钇铁石榴石（Ce：YIG）外延薄膜。结果表明，与GGG（100）衬底上生长的薄膜相比，GGG（111）衬底上生长的薄膜表现出垂直磁各向异性。磁光克尔效应，体磁化强度和铁磁共振测量证实了开发的PMA。此外，在显示PMA的膜中观察到磁泡畴。的观察结果解释在Ce：YIG薄膜的生长方向和各种磁各向异性项的相互作用。在GGG（111）衬底上沉积的Ce：YIG薄膜中，PMA随薄膜厚度的变化是可调的，并且PMA具有显著的温度稳定性。
2021-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Jahn-Teller driven perpendicular magnetocrystalline anisotropy in metastable Ruthenium
一个新的亚稳相的体心-四钌（{ \em bct}-Ru）被确定为表现出大的垂直磁晶各向异性（PMCA），其能量，$E_{MCA}$，高达150 $μ$ eV/atom，两个数量级以上的3 $d$磁性金属。在四元畸变范围内的进一步研究表明，{ \em bct}-Ru中磁性的出现是由Jahn-Teller spit $e_g$轨道控制的。此外，从频带分析，MCA主要由两个$e_g$状态，$d_{x^2-y^2}$和$d_{z^2}$状态之间的相互作用决定，作为与四重态失真相关的电平反转的结果。
2015-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Large perpendicular magnetic anisotropy in magnetostrictive Fe$_{1-x}$Ga$_x$ thin films
本文报道了在ZnSe/GaAs（100）衬底上生长的Fe $_{1-x}$ Ga $_x$薄膜中出现的大的垂直磁各向异性（PMA）。这种各向异性的产生与最近报道的生长态样品中的四方亚稳相有关[M。Eddrief { \it等人}，B { \bf 84}，161410（2011）]。通过铁磁共振研究，我们测量了PMA值高达$\sim$ 5 $\times$ 10 $^5$ J/m $^3$。当在300 $^{\circ}$ C下退火恢复立方结构时，PMA消失。尽管通过悬臂梁法测量的磁弹性常数的重要值，随之而来的磁弹性贡献PMA是不足以解释所观察到的各向异性值的扭曲状态。{ \it从头算}计算表明，化学有序性对PMA的形成起着决定性的作用。通过一个唯象模型，我们能够解释在Fe $_{1-x}$ Ga $_x$薄膜中，沿垂直方向的次近邻Ga对（B $_2$ -like ordering）的过剩是PMA的来源。
2015-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Field-Driven Domain-Wall Dynamics in GaMnAs Films with Perpendicular Anisotropy
我们结合磁光成像和磁场脉冲技术来研究具有垂直易磁化轴的铁磁（Ga，Mn）As层中的畴壁动力学。相反的金属层，脱钉场被发现是小于沃克场，从而允许观察的稳定和旋进流制度。畴壁宽度和阻尼参数自洽确定。的阻尼，30倍以上的推导出铁磁共振，示出基本上起源于非保守的磁化模量。一个不可预测的阻尼共振和耗散制度与水平布洛赫线的存在也被揭示。
2008-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic resonance study of composite Co/Ni - FeCoB free layers with perpendicular anisotropy
研究了具有垂直各向异性的复合自由层的性质。自由层由通过可变间隔物（Ta、W、Mo）铁磁耦合到非常各向异性的[Co/Ni]多层的软FeCoB层制成，所述[Co/Ni]多层体现在用于自旋扭矩存储器应用的磁性隧道结中。为此，我们使用宽带铁磁共振遵循复合自由层在面内和面外施加场的声和光激发的场依赖性。该模型提供了层间交换耦合，各向异性和阻尼因子。流行的Ta间隔物的性能优于W，甚至更优于Mo，其结合了最强的层间交换耦合，而不牺牲各向异性，阻尼因子和输运性质。
2016-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Creep and flow regimes of magnetic domain wall motion in ultrathin Pt/Co/Pt films with perpendicular anisotropy
本文报道了在大范围的外加磁场作用下，具有垂直各向异性的Pt/Co（0.5-0.8 nm）/Pt薄膜中磁畴壁速度的测量结果。获得完整的速度场特性，使检查热激活蠕变和粘性流动之间的过渡：运动制度预测驱动的弹性界面在弱无序介质中的一般理论。耗散限制流态被认为是一致的进动域壁运动，分析产生的阻尼参数值，$α$。
2007-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistance Anomalies in (Ga,Mn)As Epilayers with Perpendicular Magnetic Anisotropy
本文报道了具有垂直磁各向异性的拉伸应变（Ga，Mn）As外延层纵向磁电阻的异常现象。在平面几何形状（磁场平行于电流密度）中进行的磁阻测量揭示了相对于磁场的方向反对称的“尖峰”。这些异常总是发生在磁化反转期间，如异常霍尔效应的符号的同时变化所指示的。数据表明，反对称异常起源于异常的霍尔效应贡献的纵向电阻时，畴壁位于电压探针之间。通过对$\vec{H}$进行角扫描，揭示了场扫描螺旋度的反对称依赖性，从而加强了这种解释。
2005-04-01 cond-mat.mtrl-sci
