The interplay of large two-magnon ferromagnetic resonance linewidths and low Gilbert damping in Heusler thin films
我们报告的宽带铁磁共振线宽测量外延赫斯勒薄膜。一个大的和各向异性的两个磁振子散射线宽展宽的测量与位于膜平面的磁化,而垂直于样品平面的磁化饱和的线宽测量揭示低吉尔伯特阻尼常数的$(1.5\pm0.1)\times 10^{-3}$,$(1.8\pm0.2)\times 10^{-3}$,和$<8\times 10^{-4}$为Co $_2$ MnSi/MgO,Co $_2$ MnAl/MgO,和Co $_2$ FeAl/MgO,分别。面内测量拟合的模型相结合的吉尔伯特和两个磁振子散射贡献的线宽,揭示了一个特征的无序长度尺度为10-100 nm。
2020-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Controlling boron redistribution in CoFeB/MgO magnetic tunnel junctions during annealing by variation of cap layer materials and MgO deposition methods
采用晶态MgO隧道势垒和非晶态CoFeB电极的磁性隧道结由于具有室温下较高的隧道磁阻比而受到广泛关注。实现高隧道磁阻比的一个重要参数是控制硼从电极的扩散,特别是在生长后退火期间。通过高分辨率透射电子显微镜和电子能量损失谱技术,我们表明,盖层材料相邻的电极和MgO的沉积方法是至关重要的控制硼再分布。据指出,钽帽层作为下沉的硼在退火过程中的对比Ru层。此外,射频溅射MgO隧穿势垒在退火后的三角形[BO $_3$ ] $^{3-}$ -环境中含有相当高浓度的硼,而电子束蒸发MgO几乎不含任何硼。我们的数据进一步表明,无论是硼还是氧空位相关的间隙状态在大部分的MgO障碍影响自旋极化输运隧道磁阻比在200%的水平。
2014-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of half-metallic L2_1-phase Co_2FeSi full-Heusler alloy films formed by rapid thermal annealing
采用快速热退火(RTA)技术在SOI衬底上制备了具有L21有序结构的Co2 FeSi全Heusler合金薄膜。采用快速热退火(RTA)技术,在SOI(001)层上沉积Fe/Co层,通过硅化反应成功地制备了Co2 FeSi全Heusler合金薄膜,在700 ℃的RTA温度下,获得了高度(110)取向的L21相多晶全Heusler合金薄膜。RTA形成的全Heusler合金膜的晶体学和磁性定性地与块体全Heusler合金的那些相同。该技术与先进CMOS工艺中的金属源/漏形成工艺兼容,可应用于MOSFET型自旋晶体管的半金属源/漏的制造。
2007-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Influence of chemical and magnetic interface properties of Co-Fe-B / MgO / Co-Fe-B tunnel junctions on the annealing temperature dependence of the magnetoresistance
Co-Fe-B / MgO / Co-Fe-B磁性隧道结的隧道磁电阻随退火温度的增加而增加,从200 ℃退火后的20%增加到350 ℃退火后的最大值112%。虽然良好定义的最近邻有序指示MgO势垒的结晶度不改变退火,少量的界面Fe-O在较低的Co-Fe-B / MgO界面中被发现在生长的样品中,这是完全减少后,在275 ℃退火。这伴随着Fe磁矩和隧道磁阻的同时增加。然而,MgO基结的TMR随着退火温度的升高而进一步增加,这不是由Fe-O还原引起的。在350 ℃退火后,在Fe和Co L-边缘上方出现X射线吸收近边缘结构,表明Co-Fe-B电极发生了再结晶。这是相干隧穿的先决条件,并已被认为是负责的TMR高于275 ℃的进一步增加。同时,Co-Fe-B中的B浓度随着退火温度的升高而降低,至少一些B朝向MgO阻挡层扩散或扩散到MgO阻挡层中并形成B2 O3氧化物。
2007-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Heusler Superlattice Co2MnAl/Fe2MnAl with Perpendicular Magnetic Anisotropy and Termination-Dependent Half-Metallicity
单晶Heusler原子尺度的超晶格,已被预测表现出垂直磁各向异性和半金属已成功地通过分子束外延生长。在GaAs(001)、MgO(001)和Cr(001)/MgO(001)衬底上生长了由全Heusler Co $_2$ MnAl和Fe $_2$ MnAl组成的具有一到三个晶胞周期的超晶格。电子能量损失谱图证实了明显的隔离外延Heusler层与高钴或高铁浓度的样品生长在室温附近的GaAs(001)。用过量的铝生长的超晶格结构具有显著较低的薄膜形状各向异性,并导致在GaAs(001)上生长的样品在低于200 K的温度下的面外自旋重取向转变。基于同步辐射的自旋分辨光电子能谱发现,超晶格结构改善了体布里渊区中X点附近的费米能级自旋极化。在MgO(001)上生长的化学计量的Co $_2$ MnAl终止的超晶格具有95%的自旋极化,而纯Co $_2$ MnAl膜具有仅65%的自旋极化。
2018-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Structural and magneto-transport characterization of Co_2Cr_xFe_(1-x)Al Heusler alloy films
研究了Co_2Cr_xFe_(1-x)Al全Heusler化合物的薄膜的结构和磁输运性质。采用磁控溅射法在室温下在不同衬底上制备了薄膜,以分别调节从热氧化Si衬底上的多晶生长到MgO(001)衬底上的高度织构甚至外延生长。我们的Heusler薄膜具有非常软的磁性和铁磁性,居里温度高达630 K。的总磁矩减少相比,理论的体积值,但仍相当于在升高的温度下生长的膜报道的值。多晶Heusler膜结合MgO势垒被纳入磁性隧道结,并在室温下产生37%的磁阻。
2006-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Ballistic spin-transport properties of magnetic tunnel junctions with MnCr-based ferrimagnetic quaternary Heusler alloys
研究了CoCrMnZ四元Heusler合金作为MgO基磁性隧道结电极的适用性,证实其具备机械稳定性、高自旋极化与1000%量级的TMR比,且高居里温度使TMR比温度依赖性更弱。
2023-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Methods to induce perpendicular magnetic anisotropy in full-Heusler Co2FeSi thin layers in a magnetic tunnel junction structure
在这项研究中,获得垂直磁隧道结(p-MTJ)使用半金属铁磁体(HMF),几种方法被开发出来的诱导垂直磁各向异性(PMA)在全Heusler Co2 FeSi(CFS)合金薄层中的MTJ多层膜组成的CFS/MgO/CFS结构。在底部CFS层的沉积之后在2.0Pa下暴露氧10分钟对于在CFS层中获得PMA是有效的。PMA的原因之一是由于在MgO层的沉积之前暴露于氧而形成接近理想的CFS/MgO界面。退火工艺对于在顶部CFS层中获得用Pd层覆盖的PMA是有效的。在Cr(40 nm)/Pd(50 nm)/底部CFS(0.6 nm)/MgO(2.0 nm)/顶部CFS(0.6 nm)/Pd(10 nm)多层的顶部CFS层中清楚地观察到PMA,其中顶部CFS和Pd薄膜在室温下沉积,随后在300 ℃下退火。除了薄膜的连续层生长,顶部CFS/Pd界面处的晶体取向排列可能归因于顶部CFS层处的PMA的起源。
2018-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of L21-ordering in full-Heusler Co2FeSi alloy thin films formed by rapid thermal annealing
作者发展了一种新的评价全Heusler合金中原子有序性的分析方法,它是常用Webster模型的扩展。我们的模型可以给出L21结构中原子有序度的精确物理形式,包括相对于完全无序的A2结构的校正,即,该模型可以直接评价比完全B2-序结构更低序结构下的L21-序程度。将该模型应用于快速热退火制备的全Heusler Co2 FeSi合金薄膜。在TA = 800 ℃下形成的膜在97%的高B2-有序度下显示出83%的相对高的L21-有序度。
2009-02-09 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
Effect of high annealing temperature on giant tunnel magnetoresistance ratio of CoFeB/MgO/CoFeB magnetic tunnel junctions
报道了在450 ℃退火的赝自旋阀(SV)CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结(MTJ)的隧道磁电阻(TMR)比,室温下高达472%,5 K时高达804%,接近理论预测值。相比之下,交换偏置(EB)SV MTJ与MnIr反铁磁层的TMR比被发现下降时,他们在450 ℃退火。能量色散X射线分析表明,在450 ℃退火诱导的Mn和Ru原子的相互扩散到MgO的障碍和EB-SV MTJ的铁磁层。不同的退火行为背后的机制进行了讨论。
2006-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Effect of ball milling and post annealing on structural and magnetic properties in Ni50Mn36Fe2Sb12 Heusler alloy
研究了球磨对Ni50Mn36Fe2Sb12 Heusler合金的结构、磁性和交换偏压性能的影响。球磨样品在室温下表现出奥氏体和马氏体相共存,而退火完全抑制奥氏体相。发现球磨减小了晶粒尺寸,这导致铁磁性能的减弱。在5 K时,在球磨样品中观察到111 Oe的交换偏置场和826 Oe的介电常数,而体相合金的值分别为288 Oe和292 Oe。退火引起铁磁有序度的增加和界面交换耦合的减少,导致交换偏置和矫顽力的降低。
2015-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and characterization of semiconducting half Heusler YPtSb thin films
半导体半赫斯勒化合物YPtSb在适当的应变下,理论上可以转变为拓扑绝缘体。本工作首次采用磁控共溅射方法,在自制的靶上制备了p型半导体半Heusler YPtSb薄膜。在600°C下,在MgO(100)衬底上生长YPtSb薄膜,观察到(111)面平行于MgO衬底(001)面的织构结构。在300 K时载流子密度高达1.15 × 10^21 cm-3。用红外光谱法测得YPtSb薄膜的禁带宽度为0.1 - 0.15 eV,与理论预测和体相YPtSb的测量值相一致。
2012-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Stability and Electrical Control of Magnetization of Heusler/Oxide Interface and Non-collinear Spin Transport of Its Junction
对于下一代自旋电子器件,如计算机存储器和逻辑芯片,需要同时满足高热稳定性、低功耗和高自旋极化。本文从第一性原理出发,研究了Co2 FeAl(CFA)/MgO的热稳定性(结构和磁化强度)以及电场对磁各向异性的控制。CFA/MgO界面的结构热稳定性的相图示出。Fe-O轨道杂化产生的界面磁各向异性提供了高的磁热稳定性和低的杂散场。我们发现电场通过巨大的磁电效应(各向异性能量系数β ~10-7 erg/V cm)对这种双晶各向异性产生巨大的改变。我们的自旋电子结构和非共线输运计算表明,高自旋极化的界面态和良好的磁电阻特性的CFA/MgO/CFA垂直磁性隧道结。
2013-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Sign change in the tunnel magnetoresistance of Fe3O4/MgO/Co-Fe-B magnetic tunnel junctions depending on the annealing temperature and the interface treatment
磁铁矿(Fe 3 O 4)是磁性隧道结(MTJ)的合格候选者,因为它在费米能级处显示出高自旋极化以及585°C的高居里温度。本研究制备了Fe_3O_4/MgO/Co-Fe-B MTJ。在200°C和280°C之间的温度下退火MTJ之后,观察到TMR的符号变化。我们的研究结果表明,镁相互扩散从MgO势垒到Fe 3 O 4的TMR的变化的原因。此外,已经研究了在MTJ的制备期间对磁铁矿界面的不同处理(氩气轰击、在200°C下在氧气气氛中退火)对MTJ的性能的影响。使用氩气轰击和在氧气气氛中退火两者可以观察到高达~ 12%的最大TMR,尽管在MgO阻挡层的沉积之前将磁铁矿表面暴露于大气条件。
2015-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Tunnel magnetoresistance and spin-transfer-torque switching in polycrystalline Co2FeAl full-Heusler alloy magnetic tunnel junctions on Si/SiO2 amorphous substrates
研究了在Si/SiO2非晶衬底上制备的多晶B2型Co2 FeAl(CFA)全Heusler合金磁性隧道结(MTJ)。采用MgO缓冲层制备了具有(001)取向、高B2有序度和平整表面的多晶CFA薄膜。在7.5 nm厚的MgO缓冲层上,CFA/MgO/CoFe结构的MTJ的隧道磁电阻(TMR)比高达175%。自旋转移力矩诱导的磁化切换实现在MTJ与2 nm厚的多晶CFA膜作为开关层。使用热活化模型,确定本征临界电流密度(Jc。)为8.2 x 10^6 A/cm ^2,其低于外延CFA-MTJ的值2.9 x 10^7 A/cm ^2 [Appl. Phys. Lett. 100,182403(2012)]。我们发现,吉尔伯特阻尼常数评估使用铁磁共振测量的多晶CFA薄膜为~0.015,几乎是独立的CFA厚度(2~18 nm)。多晶MTJ的低Jc 0主要归因于与外延层中的值(~0.04)相比CFA层的低阻尼。
2014-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Effect of annealing temperature on exchange stiffness of CoFeB thin films
利用布里渊光散射研究了28 nm厚CoFeB薄膜的交换刚度常数。在MgO(001)衬底上制备了一系列CoFeB薄膜,研究了退火温度对CoFeB薄膜交换刚度常数的影响。我们发现,400 ℃退火的样品与MgO缓冲层的交换刚度常数从200 ℃退火的样品增加了10%(=0.73 +/- 0.01 × 10-11 J/m),而没有MgO缓冲层的样品的交换刚度常数从生长态样品增加了6%(=1.11 +/- 0.02 × 10-11 J/m)。
2015-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Dependence of Giant Tunnel Magnetoresistance of Sputtered CoFeB/MgO/CoFeB Magnetic Tunnel Junctions on MgO Barrier Thickness and Annealing Temperatur
研究了溅射沉积在SiO2/Si基片上的CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结的巨隧道磁电阻(TMR)与MgO势垒厚度和退火温度的关系。电阻面积积随MgO厚度呈指数增加,表明MgO屏障的质量在1.15-2.4 nm的研究厚度范围内是高的。高分辨率的透射电子显微镜图像显示,在375 ℃下退火的结果在晶体CoFeB/MgO/CoFeB结构的形成,即使CoFeB电极是非晶的溅射状态。随着退火温度的升高,TMR值逐渐增大,室温时TMR值为260%,5 K时TMR值为403%。
2005-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
How to enable bulk-like martensitic transformation in epitaxial films
本研究致力于不同的衬底和缓冲层材料的影响,在溅射沉积外延形状记忆Heusler合金的马氏体相变。为此,磁热Heusler合金Ni-Co-Mn-Al \cite{Teichert2015b}在MgO(001)、MgAl $_{2}$ O $_{4}$(001)和MgO(001)/V衬底上生长,这些衬底表现出与$-1.2\%$和$3.6\%$之间的Ni-Co-Mn-Al的晶格失配。由温度依赖的X射线衍射测量结果表明,形状记忆Heusler膜的最佳缓冲层不是具有最小晶格失配的缓冲层,而是具有最小杨氏模量和适度失配的缓冲层,因为弹性缓冲层可以在Heusler层的马氏体相变期间变形。此外,适度的晶格失配引起的外延应变不会显着改变马氏体相变温度。
2016-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial germanidation of full-Heusler Co2FeGe alloy thin films formed by rapid thermal annealing
采用快速热退火诱导锗化方法,在绝缘体上硅(SOI)衬底上外延生长Fe/Co/赝Ge(001)-on-insulator(GOI)多层膜,制备了全Heusler Co2 FeGe(CFG)合金薄膜。X射线衍射(XRD)分析结果表明,薄膜沿[001]方向外延生长,且具有面内外延结构,薄膜的面内外延关系为[100]|| GOI[100],虽然电影稍微包含纹理成分。强的(111)和(200)超晶格衍射强度表明,CFG薄膜具有高度有序的L21结构。薄膜的横截面高分辨率透射电子显微镜图像表明薄膜具有主要的外延和轻微的织构组分,这与XRD测量结果一致。外延元件直接生长在SOI衬底的BOX层上,而不形成任何界面层。
2010-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall effect in the Co-based Heusler compounds Co$_{2}$FeSi and Co$_{2}$FeAl
本文研究了Heusler化合物Co $_{2}$ FeSi和Co $_{2}$ FeAl中反常霍尔效应(AHE)随退火温度的变化规律,从而对AHE的起源有了一个较全面的认识。我们已经证明,晶体质量受退火过程的影响是一个重要的控制参数,以调整电阻率$ρ_{xx}$以及异常霍尔电阻率$ρ_{ahe}$。根据$ρ_{xx}$分析$ρ_{ahe}$的标度行为,指出温度依赖的斜散射是两种Heusler化合物的主要机制。
2011-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Structural and magnetic properties of epitaxial films of CoIrMnAl equiatomic quaternary Heusler alloy designed from first-principles calculation
具有半金属Heusler合金电极的MgO势垒磁性隧道结在自旋电子学中的应用引起了人们的广泛关注。然而,与材料相关的几个问题仍然有待解决,以供实际使用。近年来,四分之一等原子Heusler合金作为先进的Heusler合金受到人们的关注。CoIrMnZ(Z = Al、Si、Ga和Ge)半金属Heusler合金被设计和预测为具有适中的居里温度并且与MgO势垒晶格匹配,这有利于传统的Co2 Heusler合金[T. Roy等人,J.马格.马格.板牙498,166092(2020)]。在这里,我们实验研究的结构和磁性的薄膜的合金之一,CoIrMnAl与溅射沉积。我们成功地获得了B2化学有序的薄膜,即使没有后退火过程。在500-600 $^\circ$ C退火的薄膜的晶格常数接近预测值。在10 K时的磁化强度接近500 kA/m,居里温度约为400 K,这是预测的完全有序结构的值的70%左右。根据第一性原理计算的预测,在B2有序CoIrMnAl中出现亚铁磁性,并出现Co-Ir和Mn-Al的全交换无序和Co-Mn的几乎全交换无序,很好地解释了这些B2有序薄膜中所观察到的磁性。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarization of the electric current in half-metallic Co$_2$MnSi Heusler thin films
Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg, UMR 7504 CNRS, Université de Strasbourg(斯特拉斯堡材料与化学物理研究所,CNRS联合研究实验室7504,斯特拉斯堡大学)
利用自旋波多普勒频移测量,在MgO/Co$_2$MnSi/MgO薄膜中确定电流完全自旋极化,证实半金属能带结构转化为完全自旋极化电流,并估算了非绝热自旋转移力矩参数。
2026-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Annealing stability of magnetic tunnel junctions based on dual MgO free layers and [Co/Ni] based thin synthetic antiferromagnet fixed system
我们研究了基于双MgO自由层和薄固定系统的底部钉扎垂直磁化磁性隧道结的退火稳定性,所述薄固定系统包括硬[Co/Ni]多层反铁磁耦合到薄Co参考层和FeCoB偏振层。使用传统的磁强计和先进的宽带铁磁共振,我们确定的磁性隧道结的每个子单元的属性,并证明这种材料的选择可以确保一个令人满意的弹性400 $^\circ$ C的热退火所需的固态磁存储器应用。双MgO自由层具有退火鲁棒性0.4 T有效各向异性,并且对于最艰难的退火条件,其吉尔伯特阻尼仅从0.007轻微增加到0.010。在固定系统内,铁耦合剂和纹理破坏TaFeCoB层保持高于0.8 mJ/m $^2$的层间交换,而合成反铁磁体内的Ru反铁耦合剂层保持高于-0.5 mJ/m $^2$的耦合。这两个强耦合在最艰难的退火后保持隧道结的整体功能性,尽管薄Co层各向异性的逐渐退化可能降低自旋扭矩存储器应用中的操作裕度。基于这些发现,我们提出了下一代磁性隧道结的进一步优化路线。
2017-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxy of thin films of the Heusler compound Co2Cr0.6Fe0.4Al
用直流磁控溅射法制备了高自旋极化Heusler化合物Co_2Cr_(0.6)Fe_(0.4)Al的外延薄膜。XRD和TEM研究表明,在MgO(100)衬底上使用Fe缓冲层是如何在低沉积温度下支持高度有序的Co2Cr0.6Fe0.4Al的生长的。生长态样品显示出较大的有序磁矩,μ = 3.0 μ_B/f. u。提供了低水平紊乱的证据
2006-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of the interfacial perpendicular magnetic anisotropy constant of the Co$_2$FeAl/MgO interface upon annealing
我们调查的Heusler合金Co $_2$ FeAl的膜的厚度系列,以研究退火的效果上的界面上的MgO层和体磁性能。我们的研究结果表明,而垂直界面各向异性常数$K^{\perp}_{\rm S}$为零的沉积样品,其值增加退火的值$1.14\, \pm \,0.07$ ~mJ/m $^2$的系列退火在320 $^{\rm o}$ C和$2.07\, \pm \,0.7$ ~mJ/m $^2$的450 $^{\rm o}$ C退火系列由于在热处理过程中的界面的强烈修改。该大值确保了对于低于1.7 nm的厚度的垂直磁化取向的稳定。数据还表明,在平面双轴各向异性常数有一个不同的演变与厚度在沉积和退火系统。吉尔伯特阻尼参数$α$显示了所有系列的最小值为40 nm的厚度和$2.8\pm0.1\cdot10^{-3}$的绝对最小值。的厚度依赖性的解释中所产生的系统的不同的各向异性之间的相互作用和晶体无序的非均匀磁化状态。
2018-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Towards a full Heusler alloy showing room temperature half-metallicity at the surface
利用自旋分辨光电子能谱研究了在MgO(100)衬底上外延生长的100 nm Co2Cr0.6Fe0.4Al(CCFA)薄膜的表面自旋极化特性。我们表明,一个仔细的原位制备的样品表面导致的值为室温自旋极化高达45%的费米能级。据我们所知,这是迄今为止在室温下在全Heusler合金的表面区域测得的最高值。
2006-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Electrical spin injection into InGaAs/GaAs quantum wells: a comparison between MgO tunnel barriers grown by sputtering and molecular beam epitaxy methods
利用CoFeB/MgO自旋注入器实现了InGaAs/GaAs量子阱发光二极管的有效自旋注入。织构MgO隧道势垒层的制备采用溅射和分子束外延两种不同的工艺。两种方法的最大自旋注入效率相当。此外,退火的效果也研究了这两种类型的样品。两种样品显示出相同的趋势:随着退火温度的升高,电致发光圆偏振(Pc)增加,随后超过350°C退火,Pc饱和。由于Pc的增加开始低于整个CoFeB块体层的结晶温度,这种趋势可能主要是由于在顶部CoFeB/MgO界面的化学结构的改善。研究表明,CoFeB/MgO界面的控制对半导体的最佳自旋注入至关重要。
2020-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Giant tunnel magnetoresistance and high annealing stability in CoFeB/MgO/CoFeB magnetic tunnel junctions with synthetic pinned layer
我们研究了隧道磁阻(TMR)比和结晶的CoFeB层之间的关系,通过退火的磁性隧道结(MTJ)与MgO的障碍,具有不同的Ru间隔层厚度(tRu)的CoFe/Ru/CoFeB合成亚铁磁钉扎层。随着退火温度(Ta)和tRu的增加,TMR比率增加,在Ta = 425 C时达到361%,而具有钉扎层而没有Ru间隔物的MTJ的TMR比率在Ta超过325 C时降低。钌间隔层在形成(001)取向的bcc CoFeB钉扎层中起重要作用,通过高温退火导致高TMR比。
2006-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Fabrication and characterization of the gapless half-Heusler YPtSb thin films
采用磁控共溅射法在MgO缓冲的SiO2/Si(001)衬底上制备了Half-Heusler YPtSb薄膜。X射线衍射图和能量色散X射线光谱证实了高质量的生长和化学计量。电阻率的温度依赖性表现出一个双稳态型行为下降到低温。在300 K下,霍尔迁移率被确定为450 cm 2/Vs,这远高于体值(300 cm 2/Vs)。沿和垂直于电流方向施加场的面内磁阻(MR)测量显示相反的MR符号,这表明拓扑表面状态的可能存在。
2012-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Investigation on Mn$_{3-δ}$Ga/MgO interface for magnetic tunneling junctions
Mn $_3$ Ga Heusler化合物及其合金是实现磁隧道结自旋转移矩开关最有前途的材料。通过这些多层结构化器件中的高质量界面可以实现改进的性能。在这种情况下,Mn $_{1.63}$ Ga和MgO之间的界面由于其在隧道结中的自旋极化性质而特别令人感兴趣。我们用硬X射线光电子能谱学(HAXPES)对MgO/Mn $_{1.63}$ Ga结进行了化学表征。实验表明,在界面处的Ga-O键的形成,并证明在MgO膜附近的Mn原子的局部环境的变化。此外,我们表明,插入的金属镁层界面的MgO和锰-镓膜强烈抑制镓的氧化。
2014-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and structural anisotropies of Co2FeAl Heusler alloy epitaxial thin films
本文研究了在MgO(001)衬底上外延生长的Heusler Co_2FeAl薄膜的化学有序度、晶格应变与磁性能之间的关系。一个详细的磁性表征已进行矢量场磁强计结合数值Stoner-Wohlfarth分析。我们证明了存在三种类型的面内各向异性:一个双轴,预期的立方对称,和其他两个单轴的。这三种各向异性随退火温度的变化表现出不同的行为。双轴各向异性表现出单调增加。平行于硬双轴轴的单轴各向异性,与化学均匀性有关,减少,而另一个,应该有静磁起源,保持不变。
2012-12-04 cond-mat.mtrl-sci
X-ray photoemission study of CoFeB/MgO thin film bi-layers
我们目前的结果从X射线光电子能谱(XPS)研究的CoFeB/MgO双层,我们观察到的过程依赖的形成B,Fe和Co氧化物的CoFeB/MgO界面由于氧化的CoFeB在MgO沉积过程中。真空退火减少了Co和Fe氧化物,但进一步将B结合到MgO中,形成复合MgBxOy层。在CoFeB和MgO之间插入Mg层引入氧汇,从而提供对阻挡层中的B含量的增加的控制。
2007-02-09 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
Influence of the L21 ordering degree on the magnetic properties in Co2MnSi Heusler films
我们报告的影响,改进的L21有序度的Co2MnSi Heusler薄膜的磁性能。L21相的不同部分通过350 ℃至500 ℃范围内的不同生长后退火温度获得。室温磁光克尔效应测量揭示了在425摄氏度的中间退火温度下的磁性增加,这是在该温度下钉扎中心数量增加的指纹。此外,布里渊光散射研究表明,在Co2MnSi薄膜中的L21阶的改善与饱和磁化强度下降约9%。而Co_2MnSi的交换刚度常数随L_21阶数的增加而增加约8%。此外,我们观察到的立方各向异性常数K1的下降了10倍的L21相的量的增加。
2007-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Phase formation characteristics and magnetic properties of bulk Ni2MnGe Heusler alloy
系统研究了退火温度和合金成分对Ni-$_{2}$-MnGe和$_{2.1}$-Mn $_{0.9}$-Ge-Heusler合金的结构和磁性能的影响。我们已经观察到,退火温度和合金组合物都急剧改变样品中发现的相,由于竞争的三元相的存在。两种合金成分在900和950 $^{\circ}$ C下的退火促进L2 $_{1}$ Heusler相的形成。然而,对于Ni $_{2}$ MnGe和Ni $_{2.1}$ Mn $_{0.9}$ Ge合金,不能分别防止Ni $_{5}$ Mn $_{4}$ Ge $_{3}$和Ni $_{16}$ Mn $_{6}$ Ge $_{7}$相的形成。为了估计Ni $_{5}$ Mn $_{4}$ Ge $_{3}$杂质相对母体Ni $_{2}$ MnGe的磁性贡献,我们还合成了纯Ni $_{5}$ Mn $_{4}$ Ge $_{3}$合金。具有低磁化响应的Ni $_{5}$ Mn $_{4}$ Ge $_{3}$的反铁磁性质允许我们揭示化学计量的块体Ni $_{2}$ MnGe的磁响应。体Ni $_{2}$ MnGe显示出简单的铁磁行为,居里温度为300 K,与以前的结果一致的薄膜。尽管磁场冷却(FC)和磁场加热(FH)模式之间的磁化曲线的分歧,化学计量的Ni $_{2}$ MnGe合金不进行马氏体相变的基础上,我们的变温X射线衍射实验。
2014-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and crystalline structures of zero band-gap PdLuBi thin films grown epitaxially on MgO(100)
采用PdBi 2和Lu靶共溅射法在Ta-Mo缓冲MgO(100)衬底上制备了具有C1 b结构的拓扑绝缘体PdLuBi的薄膜。高质量的PdLuBi薄膜的外延生长证实了X射线光谱和反射高能电子衍射。的均方根粗糙度的薄膜是低至1.45 nm,虽然薄膜是在高温下沉积。薄膜成分接近理想的化学计量比。硬X射线光电子能谱学观察到的PdLuBi薄膜的价带谱与从头算计算的态密度完全对应。
2012-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Structure, magnetic and transport properties of epitaxial thin films of equiatomic CoFeMnGe quaternary Heusler alloy
未来的自旋电子学需要实现具有高居里温度和费米能级100%自旋极化的半金属铁磁体的薄膜,以实现潜在的自旋电子学应用。本文报道了利用脉冲激光沉积系统在MgO(001)衬底上外延生长半金属CoFeMnGe Heusler合金薄膜,并对其结构、磁性和输运性质进行了研究。的薄膜的磁性能测量表明,在室温下的软铁磁状态的面内磁各向异性和居里温度远高于室温。各向异性磁电阻(AMR)比和温度依赖的电阻率测量的薄膜表明该化合物是半金属的性质,因此适合于自旋电子器件的制造。
2018-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Reduction of spin polarization by incoherent tunneling in Co2FeAl/MgO/CoFe magnetic tunnel junctions with thick MgO barriers
我们报告的自旋极化减少非相干隧穿在现实的单晶Co2 FeAl/MgO/Co 50 Fe 50磁性隧道结(MTJ)相比,参考Fe/MgO/Fe。厚的MgO势垒及其与Co2 FeAl电极的3.8%晶格失配确保了基于Heusler的MTJ中的大密度的失配位错。我们的分析涉及相关的结构运输方法。用高分辨透射电子显微术相分析研究了实空间中的晶体学相干性。在变温下的电子输运实验,与理论扩展的Glazman-Matveev模型拟合,解决不同层次的隧道机制从直接到多中心跳跃。我们证明了一个双重的负面影响的位错,作为扩展的缺陷,隧道极化。首先,晶体对称性的破缺破坏了传播Bloch函数的纵向和横向相干性。这影响了跨(100)MgO势垒的Delta_1态的对称滤波效率,并降低了相关的有效隧穿极化。其次,位错提供MgO间隙内的局域态。这决定了温度激活的自旋守恒非弹性隧穿通过链的缺陷,这是负责的一个数量级的下降的隧道磁阻从低到室温。
2012-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Huge quadratic magneto-optical Kerr effect and magnetization reversal in the Co$_2$FeSi Heusler compound
利用纵向磁光克尔效应(LMOKE)和二次磁光克尔效应(QMOKE)研究了在MgO(100)衬底上沉积的具有L2 $_1$结构的Co $_2$ FeSi(100)薄膜。这些薄膜表现出巨大的QMOKE信号,最大贡献高达30 mdeg,这是迄今为止测量到的反射中最大的QMOKE信号。这个大的值是一个非常大的二阶或更高阶自旋轨道耦合的指纹。Co $_2$ FeSi(100)薄膜在膜厚为22和98 nm时分别表现出350和70 Oe的较大矫顽力。尽管薄膜是外延的,但它们不提供分别超过1%和2%的各向异性和剩磁的角度依赖性。
2007-01-16 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
Nonlinear electric field effect on perpendicular magnetic anisotropy in Fe/MgO interfaces
研究了电场对夹在Cr缓冲层和MgO隧道势垒层之间的Fe(001)单晶层的磁各向异性的影响,主要是通过后退火温度和测量温度的依赖关系。在负电场范围内观察到大于200 fJ/Vm的大电场效应系数,以及约600 uJ/m2的垂直磁各向异性(PMA)的面能量密度。更有趣的是,在磁各向异性的电场依赖性中观察到非线性行为,在+100 mV/nm附近产生局部最小值,与退火后温度和测量温度无关。系统的界面条件和温度的不敏感性表明,非线性行为是由于一个内在的起源,如在Fe/MgO界面的固有电子结构。本文的研究有助于电场对PMA作用机理的从头计算等理论研究的进展。
2017-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Multiple phases in sputtered Cr2CoGa films
通过磁控共溅射,在MgO和MgAl2O4上沉积标称Cr2CoGa化合物的薄膜。为了实现反Heusler结构中的结晶,测试了不同的热处理。而不是逆Heusler结构,我们观察到相分离和沉淀物的形成依赖于热处理。主要析出相为Cr3Ga,呈A15结构。剩余部分形成B2结构中的富Co CoGa和可能的σ相中的富Cr CoCr。
2014-02-09 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
Thermal stability and structural ordering of thick Co$_2$MnAl films grown on MgO and Si substrates
Regional Institute for Applied Scientific Research (IRICA) and Department of Physics, University of Castilla-La Mancha(卡斯蒂利亚-拉曼恰大学应用科学研究区域研究所(IRICA)和物理系);Dept. of Polym. and Adv. Mater., Univ. Basque Country, UPV/EHU(巴斯克大学聚合物与先进材料系);Department of Applied Physics I, EIG, University of the Basque Country, UPV/EHU(巴斯克大学工程与应用物理一系);Physics Department, Faculty of Science, Sohag University(苏哈格大学理学院物理系)
该研究针对厚Co$_2$MnAl薄膜,探究其在MgO和Si衬底上的热稳定性与结构有序性,明确了工艺窗口,为其在CMOS兼容平台的多功能集成提供依据。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent structural, magnetic and transport properties of epitaxial Co2FeAl Heusler alloy thin films
本文系统地研究了MgO(001)衬底上Heusler合金Co_2FeAl(CFA)外延膜的结构、磁性和反常霍尔效应随膜厚的变化。结果表明,CFA薄膜具有面内单轴磁各向异性的高度有序的B2结构。电输运性质的分析表明,晶格和磁振子散射的纵向电阻率的贡献。独立于膜的厚度,CFA膜的异常霍尔电阻率被发现是由斜散射只占主导地位。此外,反常霍尔电阻率表现出弱的温度依赖性行为,其绝对值随厚度的减小而增大。我们将这种温度不敏感性的异常霍尔电阻率的CFA薄膜中的隧穿自旋极化的弱温度依赖性,而厚度依赖行为可能是由于界面或自由表面电子态的重要性增加。
2012-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Link between local iron coordination, Fe 2p XPS core level line shape and Mg segregation into thin magnetite films grown on MgO(001)
在MgO(001)衬底上外延生长了有序的Fe(001)超薄膜。LEED图案指示在氧暴露1小时后形成磁铁矿(Fe $_3$ O $_4$)。尽管再退火样品4小时,LEED图案仍保持稳定。相比之下,Fe $2p$核心能级的X射线光电子能谱学(XPS)表明形成了主要仅包含三价铁的氧化铁。这种差异进行了分析和讨论采用电荷转移多重计算的Fe $2p$ XPS谱。我们发现,镁离子从衬底偏析到磁铁矿薄膜取代八面体配位的Fe $^{2+}$离子和八面体的网站,这是在理想的反尖晶石结构中未被占用的过量占用是改变形状的Fe $2p$ XPS光谱的驱动力。不同的潜在模型,这可能解释的性质的镁离子偏析到磁铁矿膜进行了讨论。
2015-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Structural, magnetic, and transport properties of Co$_2$FeSi Heusler films
本文报道了用射频磁控溅射法制备Co $_2$ FeSi薄膜。在MgO(100)衬底上生长的薄膜具有(100)取向的L2 $_1$有序生长。在Al $_2$ O $_3$(110)上的(110)取向膜在膜平面上显示出几个外延畴。磁性能的研究表明,在低温下的饱和磁化强度为5.0 $mu_B/f.u.$。电阻率的温度依赖性$rho_{xx}(T)$表现出从T <50 K时的T^3.5定律到高温时的T^1.65行为的交叉。$rho_{xx}(H)$显示出小的各向异性磁阻效应。正常霍尔效应对外部磁场的弱依赖性表明在费米面处的电子和空穴类贡献的补偿。
2006-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Synthetic antiferromagnet with Heusler alloy Co2FeAl ferromagnetic layers
采用Heusler合金Co2 FeAl作为Co2 FeAl/Ru/Co2 FeAl合成反铁磁结构的铁磁层。实验结果表明,Ru层厚度为0.45 nm时,结构呈现强的反铁磁耦合,在150 oC退火1 h后仍能保持强的反铁磁耦合。该结构在室温下具有425 emu/cc的非常低的饱和磁化强度Ms、4.3Oe的低开关场Hsw和5257 Oe的高饱和场Hs,这有利于应用于高密度磁读取头或其它磁存储器件。XRD分析表明,Co2 FeAl薄膜为B2相。因此,Heusler合金可用于制备SyAF,并有可能制备具有更好磁开关特性和高磁阻的“全Heusler”自旋阀或磁隧道结。
2009-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Skyrmions at Room Temperature in Co2FeAl Heusler Alloy Ultrathin Films
磁skyrmions是拓扑自旋结构具有巨大的潜力,能源效率的自旋电子器件。然而,在室温下对skyrmions的观测仅限于图案化的纳米结构。在这里,我们报告的观察稳定的skyrmions在未图案化的Ta/Co2 FeAl(CFA)/MgO薄膜异质结在室温下,在零外部磁场采用磁力显微镜。在由重金属(HM)/铁磁体(FM)/氧化物界面组成的三层结构中观察到skyrmions,这导致强的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用(i-meskiy),如布里渊光散射测量所证明的,与微磁模拟的结果一致。我们还强调在室温下观察的多个skyrmions,可以稳定合适的选择CFA层的厚度,垂直磁各向异性,和i-dielectric。这些结果为设计基于FM连续薄膜中Skyrmions的室温自旋电子器件开辟了一个新的范例。
2017-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative analysis of atomic disorders in full-Heusler Co2FeSi alloy thin films using x-ray diffraction with Co-Ka and Cu-Ka sources
作者发展了一种新的全Heusler合金原子无序结构的分析技术,用Co-Ka和Cu-Ka源进行X射线衍射(XRD)。所开发的技术可以定量评估所有的原子之间的交换X,Y和Z原子的全Heusler X2 YZ合金的无序。特别是,该技术可以处理普通Cu-Ka XRD无法分析的DO 3无序。通过将该技术应用于快速热退火(RTA)形成的全Heusler Co2 FeSi合金薄膜,揭示了原子无序的RTA-温度(TA)依赖性。对于在TA = 800 ℃下形成的膜,Co、Fe和Si原子在其原始位置上的位置占有率分别为98%、90%和93%,表明RTA形成的Co2 FeSi膜具有具有极高有序度的L21结构。
2010-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Heteroepitaxial growth of tetragonal Mn$_{2.7-x}$Fe$_{x}$Ga$_{1.3}$ (0 $\leqslant$ x $\leqslant$ 1.2) Heusler films with perpendicular magnetic anisotropy
本文研究了不同Fe含量x(0 $\leqslant$ x $\leqslant$ 1.2)的Mn $_{2.7-x}$ Fe $_{x}$ Ga $_{1.3}$ Heusler薄膜的结构和磁性。采用磁控溅射法在MgO单晶衬底上异质外延生长薄膜。Mn $_{2.7-x}$ Fe $_{x}$ Ga $_{1.3}$薄膜的晶化厚度为35 nm,具有(001)择优取向的四方D 0 $_{22}$结构。通过改变Fe含量x,实现了磁性能的可调。Mn $_{2.7-x}$ Fe $_{x}$ Ga $_{1.3}$薄膜具有高的单轴各向异性,Ku $\geqslant$为1.4 MJ/m ~ 3,矫顽力为0.95 ~ 0.3 T,饱和磁化强度为290 ~ 570 kA/m。具有Mn $_{1.6}$ Fe $_{1.1}$ Ga $_{1.3}$组成的膜在室温下显示出1.47 MJ/m3的高Ku和37 kJ/m3的能量积${(BH)_{max}}$。这些发现表明Mn $_{2.7-x}$ Fe $_{x}$ Ga $_{1.3}$薄膜具有用于中程永磁体和自旋电子学应用的有希望的性质。
2017-05-30 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
Spincaloric properties of epitaxial Co$_2$MnSi/MgO/Co$_2$MnSi magnetic tunnel junctions
用第一性原理计算研究了半金属Co $_2$ MnSi Heusler电极、MgO隧穿势垒和不同界面终端的外延磁性隧道结的电子输运和旋热性质。提出了一种新的方法spincaloric属性,绕过固有的线性响应近似的塞贝克系数和Sivan和Imry的方法相比。这种方法支持两个电极中的两个不同温度,并提供系统的精确电流和/或电压响应。此外,它占温度依赖的电极和有限偏压效应的化学势。我们发现,特别是前者是重要的获得定性正确的结果,即使化学势的变化很小。它示出了如何spincaloric属性可以定制的生长条件的选择。我们发现一个大的有效和自旋相关的Seebeck系数$-65$ $μ$ V/K在室温下的纯钴终止界面。我们建议在热操作的磁阻随机存取存储器模块,利用磁塞贝克效应,以最大限度地提高热致读出电压使用这样的接口。
2018-05-15 cond-mat.mtrl-sci