【摘 要】
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磁性薄膜是自旋电子学器件的重要组成部分,它的性质很大程度上决定着相关器件的性能。磁性薄膜材料的磁矩进动的弛豫快慢,与薄膜的磁动力阻尼因子大小紧密相关,它决定了磁性存储和自旋电子器件的开关时间。自旋泵浦效应是一种有效调控磁性薄膜中磁阻尼因子,而不破坏优良磁性的方法。在过去的研究中,已有很多理论和实验表明铁磁/非磁（FM/NM）界面可以调控铁磁层的磁阻尼因子。本论文主要以过渡磁性合金-坡莫合金(Ni8
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（52071079）
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磁性薄膜是自旋电子学器件的重要组成部分,它的性质很大程度上决定着相关器件的性能。磁性薄膜材料的磁矩进动的弛豫快慢,与薄膜的磁动力阻尼因子大小紧密相关,它决定了磁性存储和自旋电子器件的开关时间。自旋泵浦效应是一种有效调控磁性薄膜中磁阻尼因子,而不破坏优良磁性的方法。在过去的研究中,已有很多理论和实验表明铁磁/非磁（FM/NM）界面可以调控铁磁层的磁阻尼因子。本论文主要以过渡磁性合金-坡莫合金(Ni80Fe20,Py)为铁磁层,将稀土金属Gd作为覆盖层,研究薄膜磁化动力阻尼因子随覆盖层厚度的变化,得出界面效应对自旋泵浦的调控;采用不同厚度的插入层,证明Py/Gd界面对阻尼因子的影响。同时,我们研究了Py/FeMn的自旋泵浦效应,将二者进行比较,以便进一步理解界面反铁磁耦合对磁化阻尼因子影响的机制。主要研究结果如下:1.在Py/Gd双层膜系统中,随着Gd厚度的增大,薄膜磁化阻尼因子先是快速增大,后趋于稳定值,稳定值达到13×10~3,是单层Py磁化阻尼因子的1.5倍;对应的饱和磁化强度则在一定的Gd厚度范围呈随Gd的厚度增加呈下降的趋势。若将磁化阻尼因子的增强归因于自旋泵浦的结果,采用自旋泵浦的理论拟合了磁化阻尼因子随Gd层厚度的依赖关系,得到界面自旋混合电导为1.32×1015cm-2;Gd的自旋扩散长度为8 nm。将Cu层插入Py/Gd双层膜界面,对Py/Gd与Py/Cu/Gd进行对比研究发现仅1 nm的Cu插层就可以显著抑制Py/Cu/Gd多层膜的磁化强度减少,磁化动力阻尼因子的上升趋势也变缓,说明Cu层的插入抑制了界面效应诱导磁性,破坏了反铁磁耦合的界面;根据共振线宽的信息,对Gd厚度的依赖关系。在Cu插层为3 nm时,阻尼因子已经几乎不随Gd的厚度改变而改变,趋近于Py的本征阻尼。说明由于磁近邻效应,Py诱导了界面处Gd的反向磁矩,导致磁化强度的下降。形成的反铁磁耦合界面,增强了自旋泵浦效应。2.在Py/FeMn中观测到明显的交换偏置,且交换偏置出现的FeMn临界厚度低至2nm;Py/FeMn的磁化阻尼因子随FeMn厚度的变化趋势与Py/Gd随Gd厚度变化的趋势相似;采用自旋泵浦的理论拟合了磁化阻尼因子随FeMn层厚度的依赖关系,得到界面自旋混合电导为3.23×1015cm-2,高于Py/Gd诱导的反铁磁界面的;FeMn的自旋扩散长度为13 nm,长于Gd的自旋扩散长度。分别将FeMn薄层和稀土Gd薄层插入Py/Cu异质结构中,发现所有测量频率下,Py/FeMn（2 nm）/Cu与Py/Gd（1-2 nm）/Cu都有着几乎完全相同的共振线宽,但是4 nm的FeMn插层可极大地增大磁化阻尼因子,这表明Py/Gd的界面反铁磁耦合强度低于Py/FeMn界面反铁磁耦合强度。说明两种界面耦合在本质上还是存在差异的。
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