Enhancement of thermovoltage and tunnel magneto-Seebeck effect in CoFeB based magnetic tunnel junctions by variation of the MgAl$_2$O$_4$ and MgO barrier thickness
研究了Co $_{40}$ Fe $_{40}$ B $_{20}$基磁性隧道结的势垒厚度对激光诱导隧道磁Seebeck效应的影响。当势垒厚度从1nm到3nm变化时，我们发现在2.6nm势垒厚度时，隧道磁塞贝克效应有一个明显的最大值。对于两种阻挡材料，即MgAl $_2$ O $_4$和MgO，独立地测量该最大值。此外，当用150 mW的最大激光功率加热时，具有MgAl $_2$ O $_4$阻挡层的样品表现出大于350 $μ$ V的高热电压，而具有MgO阻挡层的MTJ的热电压为90 $μ$ V。我们的研究结果允许制造改进的堆栈时，处理跨磁隧道结的温度差，为未来的应用在自旋热电子学，新兴的研究领域，结合自旋电子学和热电。
2017-06-26 cond-mat.mtrl-sci
All-optical Detection of Spin Hall Angle in W/CoFeB/SiO2 Heterostructures by Varying Tungsten Layer Thickness
先进自旋电子学器件的发展取决于纯自旋电流的有效产生和利用。在具有大的自旋-轨道耦合的材料中，自旋霍尔效应可以将电荷电流转换成纯自旋电流，并且对于实现小型化和能量高效的自旋电子器件，期望通过自旋霍尔角（SHA）量化的大的转换效率。本文报道了在W厚度可变的Sub/W（t）/Co20 Fe 60 B20（3 nm）/SiO2（2 nm）异质结构中β-钨（\b{eta} -W）薄膜中的一个巨大的SHA。我们采用了一种全光时间分辨磁光克尔效应显微镜的明确确定SHA使用的吉尔伯特阻尼的调制相邻的铁磁层从W层的自旋轨道扭矩的原则。观察到SHA随W层厚度（t）的非单调变化，在t = 3 nm处具有约0.4的最大值，随后在t = 6 nm处突然减小到非常低的值。SHA随W厚度的这种变化与W的自旋扩散长度以上的W的厚度相关的结构相变和电阻率变化很好地相关，而在此长度以下的W/CoFeB的界面电子效应影响SHA的估计。
2017-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Influence of magnetic field and ferromagnetic film thickness on domain pattern transfer in multiferroic heterostructures
BaTiO $_3$中的畴通过逆磁致伸缩效应诱导CoFeB中的单轴磁各向异性的规则调制。结果，CoFeB楔形膜和BaTiO $_3$衬底的畴结构与CoFeB中BaTiO $_3$钉磁畴壁中的完全和直的铁电畴边界相关。我们使用X射线光电子显微镜和磁光克尔效应显微镜来表征钉扎畴壁的自旋结构。在旋转磁场中，两种畴壁类型之间发生突然且可逆的转变，即，磁化矢量头对尾对准的窄壁和具有交替的头对头和尾对尾磁化配置的宽得多的壁。我们表征的磁畴壁自旋结构的变化作为磁场强度和CoFeB薄膜厚度的函数，并比较实验结果与微磁学模拟。
2017-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Electric field modulation of the non-linear areal magnetic anisotropy energy
研究了具有重金属衬底的CoFeB/MgO栅异质结中压控磁各向异性（VCMA）与铁磁层厚度的关系。当有效CoFeB厚度小于~1 nm时，Ta/CoFeB/MgO异质结构的VCMA效率随着CoFeB厚度的减小而显著降低。我们发现，一个高阶的唯象项，用来描述的厚度依赖性的面积磁各向异性能量也可以占面积VCMA效率的变化。在这种结构中，高阶项与常见的界面VCMA竞争，从而降低了在较低CoFeB厚度下的效率。面积VCMA效率即使在有效CoFeB厚度超过约lnm时也不饱和。我们认为高阶项与CoFeB/MgO界面处的应变有关：由于CoFeB层的平均应变随其厚度变化，CoFeB/MgO界面的电子结构变化，导致区域磁各向异性能和VCMA效率的变化。
2017-01-16 cond-mat.mes-hall 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
Origin of in-plane uniaxial magnetic anisotropy in CoFeB amorphous ferromagnetic thin-films
描述单轴磁各向异性（UMA）的起源在单晶以外的系统中通常是有问题的。我们证明了在GaAs（001）上的非晶CoFeB膜中的面内UMA具有GaAs（001）上的铁磁膜中的界面各向异性的预期对称性，但强度与膜厚度无关，而不是成反比。我们发现，这个体积UMA是一致的键取向的各向异性，通过非晶膜的厚度传播的界面诱导UMA。它是如何解释的，在一般情况下，这种机制可以描述的起源在非晶铁磁薄膜的面内UMA。
2011-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Writing of Magnetic and Resistive Multistates in CoFe Films Deposited onto Pb[Zr$_x$Ti$_{1-x}$]O$_3$
磁性的电控制是现代磁学和自旋电子学发展的一个重要挑战。特别地，电写入磁状态的能力将是非常有益的。在其它方法中，使用电场诱导的压电元件变形是用于磁化控制的有前景的低能量方法。我们研究了压电基片Pb[Zr $_x$ Ti $_{1-x}$ ]O $_3$与CoFe覆盖层的系统，将已知的可逆双稳态电磁耦合扩展到表面和多态操作，增加了初始状态复位的可能性。增加CoFe厚度提高了磁阻灵敏度，但以降低应变介导耦合为代价，最佳磁性薄膜厚度为100 nm量级。最简单的电阻应变计结构实现和讨论的多态存储器单元演示电阻存储器（RRAM）和磁阻存储器（MRAM）功能在一个单一的结构。
2016-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction in Pt/CoFeB films: effect of the heavy-metal thickness
我们报告的Pt层厚度依赖于诱导的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在超薄Pt（$d_{\text{Pt}}$）/CoFeB薄膜的观察。利用重金属的大自旋轨道耦合，界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用量化的布里渊光散射测量的频率非互易性的自旋波在铁磁体。的诱导Dzyaloshinskiii-Moriya耦合的幅度被发现饱和到一个值$0.45$ mJ $/$ m ${}^2$的Pt厚度大于$\sim 2$ nm。实验结果解释的分析计算的基础上预测的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在铁磁薄层和重金属之间的界面上的3-站点间接交换机制。我们的研究结果开辟了一条通过重金属层厚度来控制和优化铁磁薄膜中手征效应的途径。
2016-07-24 cond-mat.mes-hall 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
Colossal intrinsic exchange bias in epitaxial CoFe2O4/Al2O3 thin films
在这项工作中，我们证明了大量的本征交换偏置（3 kOe）在外延CoFe 2 O 4（111）薄膜沉积在Al 2 O 3（0001）衬底。该交换偏置指示固有交换或与反铁磁体组合的铁磁材料。结构、磁性和电子态分析证实了CoFe_2O_4（111）薄膜与Al_2O_3（0001）衬底之间存在界面层CoO。本征交换偏置的幂律厚度依赖性验证了其界面起源。这项工作表明，界面工程可以是一个有效的途径，实现大交换偏置。
2021-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Resistance minimum and electrical conduction mechanism in polycrystalline CoFeB thin films
分析了不同厚度的多晶铁磁CoFeB薄膜在不同电散射过程下的温度电阻$R$（$T$）。在低于$\simeq$ 29 K的温度下，我们观察到$R$（$T$）曲线中的电阻极小值，这可以解释为颗粒系统中的颗粒间库仑相互作用的效应。结构和库仑相互作用相关的散射过程的贡献更多的薄膜厚度的减少，这意味着无序和粒度的作用。虽然与这两个过程相比，磁性对电阻的贡献最小，但它是唯一的厚度无关过程。相反，在无序非晶薄膜中，负电阻系数可以用电子相互作用效应来解释。
2015-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of in-plane anisotropy in MoS2/CoFeB bilayers
过渡金属二硫属化合物（TMD）具有许多新颖的性质，使其成为自旋电子学领域的潜在候选材料。TMD与磁性薄膜的异质结构被广泛认为是自旋轨道力矩，增强垂直磁各向异性等，但TMD对面内磁化异质结构中的磁各向异性的影响迄今尚未研究。此外，TMD对铁磁系统的畴结构和磁化反转的影响是另一个需要理解的重要方面。在这种情况下，我们研究了MoS 2，一个研究良好的TMD材料，在MoS 2/CoFeB异质结构的CoFeB的磁性能的影响。参考CoFeB膜具有弱的面内各向异性。然而，当CoFeB沉积在MoS 2上时，如从磁光克尔效应（MOKE）显微镜以及铁磁共振（FMR）观察到的，面内各向异性增强。与参考CoFeB层相比，MoS 2/CoFeB双层的磁畴结构和磁化反转也被显著修改。随频率和角度变化的铁磁共振测量表明，CoFeB的磁各向异性随MoS 2/CoFeB异质结构中MoS 2厚度的增加而增加。
2021-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial tuning of perpendicular magnetic anisotropy and spin magnetic moment in CoFe/Pd multilayers
本文报道了在真空室中用直流溅射法制备的[CoFe 0.4nm/Pdt]6（t = 1.0- 2.0nm）多层膜的强垂直磁各向异性。多层膜的饱和磁化强度$M_s$和单轴各向异性$K_u$随着间隔厚度的增加而减小，在间隔厚度t = 2 nm时，$M_s$为155 emu/cc，$K_u$为1.14 $\times 10^5$ J/m $^3$。X射线吸收光谱和X射线磁圆二色性测量结果表明，CoFe薄膜中Co和Fe的自旋和轨道磁矩随Pd厚度的增加而减小，表明表面/界面磁性对薄膜的磁性能有重要贡献.
2013-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and optical band gap of CoFe2O4 thin films
研究了在（001）取向LaAlO 3上生长的CoFe 2 O 4薄膜的电子结构和光学带隙。令人惊讶的是，这些薄膜显示额外的拉曼模式在室温下相比，散装尖晶石结构。拉曼模式的分裂被解释为考虑的短程有序的钴和铁阳离子的尖晶石结构的八面体位置。另外，随着薄膜厚度的减小，禁带宽度增大，这可以用量子尺寸效应和失配位错解释。这些结果为尖晶石相的生长提供了有趣的见解。
2012-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Structural Phase Dependent Giant Interfacial Spin Transparency in W/CoFeB Thin Film Heterostructure
纯自旋电流改变了高能效的自旋电子器件，它具有自旋角动量输运的显著特点。自旋抽运是产生纯自旋电流的有效方法，而高效的自旋混合电导（Geff）和界面自旋透明性（T）是提高其效率的关键。利用全光时间分辨磁光克尔效应技术，在β-W相Sub/W（t）/Co20 Fe 60 B20（d）/SiO2（2nm）异质结中发现了巨T.从吉尔伯特阻尼与W和CoFeB厚度的变化，W的自旋扩散长度和自旋混合电导提取。随后，对于β-W/CoFeB界面，T被推导为0.81 \pm 0.03。观察到Geff和T随W厚度的急剧变化与W的厚度相关的结构相变和电阻率一致。自旋记忆损失和两个磁振子散射效应被发现有阻尼调制的贡献可以忽略不计，而不是自旋泵效应，这是重新确认的阻尼与铜间隔层厚度插入W和CoFeB之间的不变性。巨界面自旋透明性及其对W晶体结构的强烈依赖性的观察对于基于纯自旋电流的自旋轨道电子器件具有重要意义。
2020-09-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Increased magnetocrystalline anisotropy in epitaxial Fe-Co-C thin films with spontaneous strain
无稀土合金是永磁体研究的焦点，因为当今常规磁体所需的元素的可及性有限。四方应变铁钴（Fe-Co）由于理论计算而作为有希望的候选者引起了人们的极大兴趣。然而，在实验中，所施加的应变随着膜厚度的增加而迅速松弛，并且阻碍了强磁晶各向异性的稳定。在我们的研究中，我们表明，已经2原子%的碳大大减少晶格弛豫，导致形成自发应变相与3%的tetraorbic失真。在这些应变（Fe $_{0.4}$ Co $_{0.6}$）$_{0.98}$ C $_{0.02}$薄膜中，观察到大于0.4 MJ/m $^3$的磁晶各向异性，同时保持2.1 T的大极化。与二元Fe-Co相比，这是内禀磁性的显著改善。在本文中，我们将我们的实验工作与应变Fe-Co-C的理论研究联系起来，并发现非常一致。
2014-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Surface-termination dependent magnetism and strong perpendicular magnetocrystalline anisotropy of a FeRh (001) thin film: A density-functional study
FeRh（001）薄膜的磁性强烈依赖于薄膜厚度和表面终端。当体相FeRh的磁基态为G型反铁磁性时，Rh封端的薄膜表现出强的垂直MCA，其能量为+2.1 meV/ $\Box$，比3个$d$磁性金属大两个数量级，其中$\Box$是二维晶胞的面积。虽然Goodenough-Kanamori-Anderson规则的超交换相互作用是至关重要的，在确定的FeRh块体和薄膜的磁地面阶段，磁阶段之间的相互作用和竞争的结果-超交换相互作用，齐纳直接相互作用，和磁能增益。
2015-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnetocrystalline anisotropy energy of Fe$(001)$, Fe$(110)$ slabs and nanoclusters: a detailed local analysis within a tight-binding model
我们报告紧束缚（TB）计算铁板和纳米团簇的磁晶各向异性能（MAE）的局部分析的一个特殊的重点。在澄清了各种概念和配方的MAE的测定，我们应用我们的现实TB模型的Fe $(001)$，Fe $(110)$板和两个大的Fe团簇的磁各向异性的分析与$(001)$和$(110)$方面只有：一个截断金字塔和截断bipyramid containg620和1096原子，分别。结果表明，板坯的MAE主要来自外层，一个小的贡献，从体积引起的，但是，大厚度的振荡行为。有趣的是，所考虑的纳米团簇的MAE几乎完全是由于$(001)$刻面和金字塔的底部周长。我们相信，这一事实可以用来有效地控制铁纳米粒子的各向异性，也可能对它们的自旋动力学产生影响。
2013-09-18 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of magnetocrystalline anisotropy oscillations in Co$_{2}$FeAl/Ta heterostructures
我们报告的第一性原理研究的磁晶各向异性能（MCAE）振荡作为一个功能的覆盖层厚度的Heusler合金Co \textsubscript{2} FeAl/Ta异质结。在FeAl界面结构中观察到大量的振荡。根据$k$ -空间和能带分解电荷密度分析，这种振荡主要归因于限制在Co \textsubscript{2} FeAl/Ta界面和Ta/真空表面之间的费米能邻位量子阱态（QWS）。共界面结构中较小的振荡幅度可以用界面处的平滑势跃迁来解释。这些研究结果表明，Co \textsubscript{2} FeAl/Ta中的MCAE并不是界面的局部性质，量子阱效应在异质结构的MCAE振荡中起主导作用。这项工作提出了在覆盖层中通过QWS调节MCAE的可能性，并为人工控制磁性隧道结中的磁各向异性能铺平了道路。
2018-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hysteresis Behavior in Sputter-deposited Ultrathin Films of Amorphous- CoFeB Alloy
Shiv Nadar Institution of Eminence（Shiv Nadar卓越学院）
研究非晶CoFeB合金超薄膜的异常磁滞行为，揭示其各向异性来源及界面效应，为改进软磁合金性能提供新思路。
2025-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Band-Split Magnetism in Magnetostrictive CoFe$_2$O$_4$
The University of Manchester（曼彻斯特大学）；University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Tohoku University（东北大学）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）；Kyoto University（京都大学）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）；STFC Rutherford Appleton Laboratory（STC卢瑟福阿普尔顿实验室）；Royal Holloway University of London（伦敦皇家霍洛威学院）
CoFe$_2$O$_4$的各向异性带分裂磁性源于A位和B位子晶格间强不匹配分子场与单离子各向异性竞争，导致结构域内磁矩固定，从而增强其磁致伸缩性能。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Geometric dependence of exchange bias in tilted three-dimensional CoFe/IrMn microwires
TU Wien（维也纳工业大学）；Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden（德累斯顿莱布尼茨固体和材料研究所）；TU Dresden（德累斯顿工业大学）
本研究通过两光子光刻与磁控溅射结合，制备了倾斜三维CoFe/IrMn微丝，揭示了非平面几何结构对交换偏置效应的影响。
2026-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Giant oscillatory tunnel magnetoresistance in CoFe/MgO/CoFe(001) junctions
在磁性隧道结（MTJ）中观察到的隧道磁阻（TMR）效应通常用于许多自旋电子学应用中，因为该效应可以在宽范围的器件电阻内容易地从局部磁状态转换为电信号。在这项研究中，我们证明了TMR率高达631%，在室温（RT），这是两个或更多的倍，比目前使用的磁阻随机存取存储器（MRAM）设备，使用CoFe/MgO/CoFe（001）外延MTJ。在10 K时，TMR比增加到1143%，这对应于0.923的有效隧穿自旋极化。所观察到的大的TMR比导致微调的MTJ的原子尺度结构，如晶体取向和MgO界面氧化，其中著名的Delta 1相干隧穿机制的巨大TMR效应预计将是显着的。然而，标准相干隧穿理论未涵盖的行为出乎意料地显现出来;即，(i)在厚MgO势垒区的TMR饱和和（ii）增强的TMR振荡与0.32 nm的MgO厚度的周期。特别是，TMR振荡行为占主导地位的运输在很宽的范围内的MgO厚度的峰谷差的TMR振荡超过140%，在RT，归因于大的振荡组件的外观在电阻面积积（RA）。此外，我们发现，即使在+-1 V偏置电压应用下，TMR比和RA的振荡行为仍然存在，这表明振荡的鲁棒性。我们对巨大的RT-TMR比的演示将是建立自旋电子体系结构（如大容量MRAM和自旋电子人工神经网络）的重要一步。更重要的是，目前的观察结果可以触发我们重新审视晶体MTJ中真正的TMR机制。
2022-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced orbital magnetic moments in magnetic heterostructures with interface perpendicular magnetic anisotropy
我们研究了磁性异质结构中轨道磁矩对磁性层厚度的依赖性，以确定界面的贡献。三种不同的异质结构，Ta/CoFeB/MgO，Pt/Co/AlO $_x$和Pt/Co/Pt，具有显着的界面贡献的垂直磁各向异性，作为模型系统进行了研究。X射线磁性圆二色光谱用于评估构成异质结构的磁性元素的相对轨道矩，即轨道矩与自旋矩的比率。我们发现，Pt/Co/Pt中Co的相对轨道矩相对于其厚度保持不变，而Pt/Co/AlO $_x$中Co的相对轨道矩随Co层厚度的减小而增大，表明后者系统存在非零的界面轨道矩.对于Ta/CoFeB/MgO，只有Fe存在非零的界面轨道矩。X射线吸收谱表明，Pt/Co/AlO $_x$中存在一种特殊的Co氧化态，这种氧化态可能引起该体系的界面轨道矩。这些结果显示了元素特定的贡献，界面轨道磁矩在磁性异质结构。
2015-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the hysteresis loop for the anomalous Hall effect in Pt ultrathin films on $\rm{CoFe_2O_4}$ by electrolyte gating
铁磁绝缘体上的Pt纳米薄膜在自旋电子学应用中得到了广泛的研究，由于磁邻近效应（MPE），界面Pt原子的磁矩被认为是铁磁有序的。异常霍尔效应（AHE）通常用于检查Pt层的面外磁矩。为了调节Pt薄膜的铁磁特性，我们在$\rm{CoFe_2O_4}$（CFO）铁磁绝缘体上制备了厚度为5.9 nm和7.0 nm的Pt薄膜上的双电层晶体管。对于Pt（7.0 nm）/CFO样品，在没有栅极偏压的情况下，在异常霍尔电阻率中观察到磁滞回线，并且通过施加栅极偏压来调谐矫顽场。对于Pt（5.9 nm）/CFO样品，在没有栅极偏压的情况下没有观察到磁滞回线，但是通过施加栅极偏压（$V\rm{_G} =$ $\pm$ 3 V）打开了磁滞回线。这表明Pt膜中的磁矩的长程铁磁有序通过电场效应被打开和关闭。对于+3 V的$V\rm{_G}$，在高达19.5 K时观察到滞后回线，而在高达约室温时观察到AHE。
2022-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization dynamics and its scattering mechanism in thin CoFeB films with interfacial anisotropy
磁化动力学的研究不断促进了新的物理现象的发现，使磁性和自旋电子学器件的发展稳步前进。这种动力学可以通过电学感应和检测，为纳米级的先进电子学提供新的功能。然而，它的散射机制仍有争议。理解薄膜中的机制尤其重要，因为大多数自旋电子器件是由纳米厚度的多层膜堆叠而成的。已知叠层具有界面磁各向异性，这是应用的核心属性，其对动力学的影响仍然未知。在这里，我们调查的界面各向异性的影响，采用CoFeB/MgO作为模型系统。通过对一系列薄膜的铁磁共振（FMR）的系统和互补测量，我们确定了在较高温度下较窄的FMR线宽。我们明确排除了温度依赖性的内在阻尼作为一个可能的原因，它也不是预期从现有的非本征散射机制的铁磁体。我们将这一观察归因于运动窄化，这是一个在FMR谱分析中被忽视的老概念。这种效应被证实源于界面各向异性，影响了室温下基于自旋的纳米器件的实用技术。
2017-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Interference induced enhancement of magneto-optical Kerr effect in ultrathin magnetic films
本文研究了在硅衬底上淀积氧化层（SiOx）后的磁性薄膜的磁光光谱。我们发现，对于可见光几乎透明的~1 nm厚的CoFeB薄膜，其克尔旋转角和椭圆率与SiOx层的厚度有很强的依赖关系.对于给定的SiOx厚度和光波长，来自1 nm CoFeB薄膜的克尔信号可以大于约100 nm厚的CoFeB膜的克尔信号。当在SiOx层内发生光学干涉时，克尔信号的增强发生。有趣的是，在这样的共振条件下，测量的克尔信号在某些情况下大于估计，尽管测量和计算的反射振幅的良好一致性。我们推断的差异起源于界面状态，是不同于散装特性。这些结果表明，光干涉效应可以用来研究磁致伸缩薄膜的磁光特性。
2018-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the relationship between orbital moment anisotropy, magnetocrystalline anisotropy, and Dzyaloshinskii-Moriya interaction in W/Co/Pt trilayers
本研究通过分析W/Co/Pt三层膜中MCA、DMI、OMA随Co层厚度的变化规律，结合XMCD测试，揭示了三者的界面起源关联，并解释了小厚度下DMI下降的应变/织构成因。
2024-10-10 cond-mat.mtrl-sci
X-ray absorption spectroscopy and magnetic circular dichroism studies of L1_0-Mn-Ga thin films
具有\(0.1< x < 2\)的四边形畸变的\(\rm{Mn}_{3-x}\rm{Ga}_x\)薄膜显示出强的垂直磁各向异性和低磁化强度，因此具有用作自旋转移矩磁性随机存取存储器中的电极的潜力。由于直接盖这些膜与MgO是有问题的，由于氧化物的形成，我们研究了影响的CoFeB夹层，和两种不同的沉积方法的MgO屏障上形成的界面MnO \(\rm{Mn}_{62}\rm{Ga}_{38}\)元素特定的X射线吸收光谱（XAS）和磁性圆二色性（XMCD）。通过X射线衍射（XRD）测量验证了Mn-Ga薄膜的高度织构的L1 \(_0\)晶体结构。对于样品与电子束蒸发MgO屏障没有证据MnO被发现，而在样品与磁控溅射MgO MnO被检测到，即使是最厚的夹层厚度。XAS和XMCD测量表明，随着CoFeB夹层厚度的减小，界面MnO量增加。额外的元素特定的全磁滞回线确定了Mn和Co的面外磁化轴，分别。
2013-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Domain structure of epitaxial Co films with perpendicular anisotropy
用脉冲激光沉积法（PLD）在Al_2 O_3（0001）单晶衬底上或在衬底上添加中间层Ru，制备了具有明显c轴织构的钴hcp外延薄膜。通过XRD、极图测量和倒易空间作图研究了晶体结构与外延生长的关系。详细的VSM分析表明，这些高织构Co薄膜的垂直各向异性达到了hcp-Co单晶材料的磁晶各向异性。制备厚度t为20 nm < t < 100 nm的薄膜，以详细研究从面内磁化到面外磁化的交叉。通过磁力显微镜观察到的周期性域图案的分析允许确定临界最小厚度，低于该厚度，域采用纯面内取向。在临界厚度以上的条纹域的宽度作为膜厚度的函数进行评估，并与域理论进行比较。特别是在最小的薄膜厚度的差异表明，该系统是在平面内和平面外的域，这是不描述现有的解析域模型之间的中间状态。
2008-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Anisotropy on Antiferromagnet Rotation in Heusler-type Ferromagnet/Antiferromagnet Epitaxial Bilayers
采用面内电流结构研究了铁磁/反铁磁Fe $_2$ CrSi/Ru $_2$ MnGe外延双层膜的磁输运性质.在Ru $_2$ MnGe层的临界厚度以上，观察到对称和非对称曲线响应于FM磁晶各向异性的方向。因为每个磁阻曲线显示全部和部分AFM旋转，磁阻曲线暗示Fe $_2$ CrSi磁晶各向异性的影响来支配AFM旋转。双层膜的角度相关电阻变化率的最大值比单层Fe $_2$ CrSi膜大一个数量级以上，这是由于AFM自旋通过FM旋转重新取向所致。这些结果突出了控制AFM旋转的重要作用，并揭示了一种简便的方法来检测AFM的时刻，即使在电流平面配置FM/AFM双层。
2017-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization switching induced by spin-orbit torque from Co2MnGa magnetic Weyl semimetal thin films
研究了Co2 MnGa磁性Weyl半金属（WSM）薄膜中自旋电流产生的自旋轨道矩（SOT）引起的磁化翻转。我们在MgO（001）衬底上外延生长了具有高度B2有序结构的Co2 MnGa薄膜。在Co2 MnGa/Ti/CoFeB异质结中进行了SOT的谐波霍尔测量，获得了较大的自旋霍尔效率（-7.8%），并进一步证实了垂直磁化CoFeB层的SOT感生磁化翻转.二次谐波信号的对称性，自旋霍尔效率的厚度依赖性，和移动的反常霍尔环下施加电流进行了研究。本研究不仅有助于理解磁性WSM基异质结产生自旋电流的机制，而且为磁性WSM在自旋电子器件中的应用奠定了基础。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Giant perpendicular exchange bias with antiferromagnetic MnN
我们研究了基于反铁磁体MnN的面外交换偏置系统。采用反应磁控溅射法在SiO_2 $_x$衬底上制备了Ta / MnN / CoFeB / MgO / Ta多晶高织构薄膜叠层，并对其进行了X射线衍射和克尔磁测量。交换偏置和垂直磁各向异性的非平凡的修改被观察到作为薄膜厚度的函数，以及场冷却温度。在优化的薄膜叠层，一个巨大的垂直交换偏置3600 Oe和矫顽场350 Oe在室温下观察。有效界面交换能估计为$J_\mathrm{eff} = 0.24$ mJ/m $^2$和反铁磁体的有效单轴各向异性常数为$K_\mathrm{eff} = 24$ kJ/m $^3$。CoFeB层的最大有效垂直各向异性场为$H_\mathrm{ani} = 3400$ Oe。这些值大于任何以前报道的值。这些结果可能为磁稳定的、交换偏置的垂直磁化自旋阀开辟了一条道路。
2017-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Towards hexagonal $C_{2v}$ systems with anisotropic DMI: Characterization of epitaxial Co$(10\bar{1}0)$/Pt$(110)$ multilayer films
具有$C_{2v}$对称性的铁磁体/重金属（FM/HM）多层薄膜具有通过各向异性的Dzyaloshinkii-Moriya相互作用（Dzyaloshinki-Moriya相互作用）来容纳反回旋离子和其他手性自旋织构的潜力。在这里，我们提出了一个候选材料系统，也有一个强大的单轴磁晶各向异性排列在平面上的膜。该系统是基于一个新的Co/Pt外延关系，这是这项工作的中心焦点：六方密排Co $(10\bar{1}0)[0001]$ $\parallel$面心立方Pt $(110)[001]$。我们的特点是我们的薄膜的晶体结构和磁性分别使用X-射线衍射技术和磁力计，包括q-扫描，以确定堆垛层错密度和它们的相关性与测得的磁晶各向异性常数和厚度的Co.在未来的多层膜，我们预计这种外延关系，以进一步使各向异性，同时支持界面垂直磁各向异性。这些性能的预期汇合，以及多层膜的可调谐性，使该材料系统成为一个有前途的测试平台，用于揭示FM/HM膜中的新自旋配置。
2021-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy in Pt/Co-based full Heusler alloy/MgO thin films structures
双磁结构中的垂直磁各向异性（PMA）是电控自旋电子器件发展的关键因素。由于钴基全Heusler合金具有较大的自旋极化、较高的居里温度和较低的吉尔伯特阻尼，因此从科学和应用的角度来看，钴基全Heusler合金具有特殊的重要性。在这里，我们研究的机制负责的PMA在Pt/Co基全Heusler合金/MgO薄膜结构。我们发现，即使在没有磁性退火的情况下，P-Heusler薄膜也表现出很强的PMA。通过铁磁共振实验，我们证明了有效磁化强度表现出两个区域的行为依赖于Heusler层的厚度。使用俄歇光谱测量，我们的证据在底层/Heusler接口和形成的界面CoFe丰富的层，导致两个政权的行为的相互扩散。在这种情况下的的铁磁膜，界面CoFe丰富的层促进强PMA通过电子杂化的金属合金和氧轨道的铁磁体/MgO界面。此外，界面CoFe富集层还产生了自旋泵效应之外的吉尔伯特阻尼的增加。我们的研究结果表明，强PMA的Heusler/MgO界面是不是一个固有的属性，但它是积极的相互扩散的影响，这可以通过适当选择的底层材料进行调整，因为我们显示的情况下的Pt，Ta和Cr底层。
2019-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Iron and gold thin films: first-principles study
采用密度泛函理论计算1至11个原子单层厚铁膜在金包覆、金衬底及自支撑条件下的结构与磁性，揭示垂直磁各向异性厚度范围及易轴调控机制。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Observation of large perpendicular magnetic anisotropy and excessive polar magneto-optical effect in Pt/CoFeB/Ru tri-layer system
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research（UGC-DAE科学研究联盟）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Kyushu Institute of Technology（九州工业大学）
研究Pt/CoFeB/Ru三层层状系统中大垂直磁各向异性及极化磁光效应，揭示其在自旋电子学中的应用潜力。
2026-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetoelastic coupling induced magnetic anisotropy in Co$_2$(Fe/Mn)Si thin films
本文报道了外延应变对生长在（001）SrTiO $_{2}$（STO）和MgO上的CoPDMATHABMM FeSi（CFS）和CoPDMATHABMM MnSi（CMS）Heusler合金薄膜单轴磁各向异性的影响。面内双轴应变易于通过改变STO上的膜的厚度来调谐，而在MgO上，膜显示面内易磁化轴（\overrightarrow{M}）而与它们的厚度无关。在Stoner-Wohlfarth相干旋转模型下对STO薄膜的磁自由能泛函进行了变分分析，结果表明，STO薄膜存在磁弹性各向异性，其磁致伸缩常数为$\approx$（12.22 $\pm$ 0.07）$\times 10^{-6}$和（2.02 $\pm$ 0.06）$\times 10^{-6}$，除了CFS和CMS固有磁晶各向异性$\approx$-1.72 $\times 10^{6}$ erg/cm $^{3}$和-3.94 $\times 10^{6}$ erg/cm $^{3}$之外，分别单畴相图揭示了一个逐渐过渡，从面内到面外的磁化取向与薄膜厚度的减少。预测STO上最薄（12 nm）CFS膜的磁化强度最大倾斜角为41.5 $^{\circ}$。STO上较薄薄膜中\overrightarrow{M}的独特行为归因于应变诱导的四元畸变。
2013-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy in ultra-thin Cu$_2$Sb-type (Mn-Cr)AlGe films onto thermally oxidized silicon substrates
表现出小饱和磁化强度（$M_\mathrm{s}$）的垂直磁化膜对于自旋转移矩写入型磁阻随机存取存储器（STT-MRAM）是必不可少的。在本研究中，研究了Cu $_2$ Sb型晶体结构的金属间化合物{（Mn-Cr）AlGe}作为显示低$M_\mathrm{s}$（$\sim 300$ kA/m）和高垂直磁各向异性$K_\mathrm{u}$的材料。在热氧化硅衬底上制备的薄膜样品中，研究了$K_\mathrm{u}$的层厚度依赖性以及在顶部和底部（Mn-Cr）AlGe $|$ MgO界面处的Mg插入层的影响，以在几纳米的厚度范围内实现高$K_\mathrm{u}$。最佳镁插入厚度分别为1.4和3.0 nm的底部和顶部的接口，这是相对较厚的结果相比，在以前的研究中报道的磁性隧道结类似的插入效应调查。横截面的透射电子显微镜图像显示，镁插入层作为障碍的相互扩散的Al原子，以及从MgO层的氧化。对于5 nm和3 nm厚的（Mn-Cr）AlGe薄膜，在最佳Mg插入厚度下，室温下$K_\mathrm{u}$的值分别约为$7 \times 10^5$和$2 \times 10^5$ J/m $^3$。在几个纳米厚度的$K_\mathrm{u}$是可比的或高于那些报道的垂直磁化的CoFeB薄膜，这是传统上使用的MRAM，而$M_\mathrm{s}$值是三分之一或更小的CoFeB薄膜。所开发的（Mn…
2021-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Characterization of room-temperature in-plane magnetization in thin flakes of CrTe$_2$ with a single spin magnetometer
我们证明了室温铁磁性与面内磁各向异性的CrTe $_2$范德华铁磁体薄片。使用定量磁成像与一个单一的自旋磁力计的基础上，在金刚石中的氮空位缺陷，我们推断出一个室温下的面内磁化强度的范围为$M\sim 27$ KA/m的厚度下降到$20$ nm的薄片。此外，我们的测量结果表明，磁化的取向是不是仅仅由形状各向异性在微米级的碲化铬$_2$薄片，这表明存在一个不可忽略的磁晶各向异性决定。这些结果使CrTe $_2$成为不断增长的范德华铁磁体家族中的独特系统，因为它是迄今为止已知的唯一材料平台，其提供了内在的面内磁化和居里温度高于$300$ K的薄片。
2021-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Structural, magnetic and electrical properties of sputter deposited Mn-Fe-Ga thin films
我们研究了溅射沉积的Mn-Fe-Ga化合物的结构、磁性和电学性质。Mn-Fe-Ga薄膜的结晶度用X射线衍射进行了确认。利用X射线反射和原子力显微镜测量研究了沉积的Mn-Fe-Ga的表面性质、粗糙度、厚度和密度。取决于化学计量以及所使用的衬底（SrTiO 3（001）和MgO（001））或缓冲层（TiN），Mn-Fe-Ga以立方或四方畸变相结晶。异常的霍尔效应和交变梯度磁强计测量证实了强垂直磁晶各向异性。通过调节组分，实现了低饱和磁化强度和硬磁行为。在闭合循环氦低温恒温器中测量了随温度变化的反常霍尔效应，发现随温度降低（300 K ~ 2 K），反常霍尔效应略有增加。TiN缓冲的Mn2.7Fe0.3Ga揭示了更尖锐的磁化切换相比，无缓冲层。
2016-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Giant perpendicular magnetic anisotropy energies in CoPt thin films: Impact of reduced dimensionality and imperfections
从从头算的角度研究了几种表面缺陷对四元L1 $_{0}$ CoPt合金磁性的影响。通过探讨CoPt薄膜的磁晶各向异性能（MAE）对厚度的依赖关系，我们证明了表面的化学性质的关键作用。例如，Pt封端的薄膜表现出巨大的MAE，其可以比Co封端的薄膜的MAE大1000%。除了完美的薄膜，我们仔细检查缺陷表面的效果，如堆垛层错或反网站上的表面层。这两种类型的缺陷大大减少了MAE相对于Pt终止的薄膜获得的。的薄膜的电子结构的详细分析提供了一个仔细的比较，CoPt散装情况。的MAES的行为，然后与不同的虚拟的束缚态的位置，利用二阶微扰理论。
2016-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Inductive detection of inverse spin-orbit torques in magnetic heterostructures
Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
研究通过诱导技术检测磁异质结构中的反向自旋轨道扭矩，利用自旋轨道扭矩驱动磁化动态，并通过矢量网络分析仪研究自旋动力学与反向自旋轨道扭矩过程中的电荷电流生成。
2024-09-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomic-scale control of magnetic anisotropy via novel spin-orbit coupling effect in La2/3Sr1/3MnO3/SrIrO3 superlattices
磁各向异性（MA）是现代自旋电子器件最重要的材料特性之一。传统的操纵的内在MA，即磁晶各向异性（MCA），通常取决于晶体对称性。对MA的外部控制通常通过引入形状各向异性或来自另一种磁有序材料的交换偏置来实现。在这里，我们展示了一种通过数字化插入具有显著自旋轨道耦合（SOC）的非磁性5D TMO来操纵3D过渡金属氧化物（TMO）MA的途径。通过在原子尺度上精确控制超晶格的厚度，合成了由铁磁La 2/3Sr 1/3 MnO 3（LSMO）和顺磁SrIrO 3（SIO）组成的高质量超晶格。通过控制SIO的维度，介导的名义上顺磁性SIO内的一种新的自旋轨道状态的出现，观察到磁易轴重取向。
2016-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning Structure and Magnetism in Large-Scale 2D Ferromagnet Fe$_3$GeTe$_2$ through Ni Doping
Department of Physics and Astronomy, Uppsala University（乌普萨拉大学物理与天文系）；Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尔尼克先进材料研究所）；ALBA Synchrotron Light Facility, CELLS（阿尔巴同步辐射光源设施，CELLS）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Institute of Ion Beam Physics and Materials Research（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心，离子束物理与材料研究所）；Departament de Física de la Matéria Condensada, Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学凝聚态物理系）；Institut de Nanociéncia i Nanotecnologia (IN2UB), Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学纳米科学与纳米技术研究所（IN2UB））
研究通过镍掺杂调控Fe$_3$GeTe$_2$的结构和磁性，利用MBE技术实现可控掺杂，发现镍掺杂导致晶格参数缩小，PMA抑制，居里温度降至50K，理论计算支持实验结果。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generating unconventional spin-orbit torques with patterned phase gradients in tungsten thin films
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
通过在钨薄片中图案化相梯度，实现无需外加磁场的自旋轨道扭矩调控，利用相变控制局部电子电流密度和自旋轨道扭矩效率，为高效自旋电子器件设计提供新途径。
2026-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
