导读:本文包含了磁性薄膜材料论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:相变磁性材料,相变,稀磁半导体,掺杂
磁性薄膜材料论文文献综述
冯瑜[1]（2019）在《N型相变磁性材料Ge_(0.96-x)Bi_xFe_(0.04)Te薄膜的制备和磁电性质研究》一文中研究指出相变磁性材料作为一种同时具备相变特性和稀磁半导体特性的新型功能材料,始终受到研究者们的广泛关注。磁性离子掺杂的GeTe基材料就属于相变磁性材料的一种,总结前人对它的研究成果我们发现,无论是用何种磁性离子对GeTe进行掺杂,所得的材料均为空穴导电而不是电子导电。为了扩展GeTe基相变磁性材料的功能特性,制备出N型GeTe基的相变磁性材料显得尤为重要。在本研究工作中,我们利用Bi元素部分替代Ge元素的方法成功制备出N型Ge_(0.96-x)Bi_xFe_(0.04)Te薄膜,并对薄膜的电输运特性以及磁性机理进行了系统地研究。我们通过脉冲激光沉积的方法在单晶BaF_2衬底上外延生长了Ge_(0.8)Bi_(0.2)Te、Ge_(0.76)Bi_(0.2)Fe_(0.04)Te、Ge_(0.64).64 Bi_(0.32)Fe_(0.04)Te叁种组分的薄膜。原子力显微镜测试结果显示薄膜表面平整,厚度大约为400 nm。XRD测试结果表明,叁种薄膜都属于面心立方结构,晶格结构中存在孪晶。通过计算晶格常数发现叁种薄膜与BaF_2之间均存在张应力,且随着Bi掺杂量的增加,晶格常数进一步增大,表明Bi元素已经掺杂到GeTe晶格中,进而导致薄膜整体的晶格常数变大。XPS测试结果表明,薄膜中Ge、Fe、Bi元素均已与Te元素结合成键。通过综合物性测试系统对薄膜的电输运特性进行了研究,发现叁种薄膜的电输运行为均呈现半导体特征。Hall效应测试结果表明体系中载流子是电子,并且当Bi掺杂量增加到32%时,材料的载流子浓度进一步升高为10~(21)/cm~3量级。使用超导量子干涉仪测试了Ge_(0.96-x)Bi_xFe_(0.04)Te薄膜的磁性行为,发现高Bi掺杂量的Ge_(0.64)Bi_(0.32)Fe_(0.04).04 Te薄膜显示出铁磁性,而低Bi掺杂量的Ge_(0.76)Bi_(0.2)Fe_(0.04)Te薄膜不显示铁磁性,表明Bi元素掺杂量的提高是导致铁磁作用形成的关键。在Ge_(0.96-x)Bi_xFe_(0.04)Te体系中,提高Bi的含量能够提高材料的电子载流子浓度进而促进载流子有效地传递RKKY相互作用。第一性原理计算的结果表明,在Ge_(0.96-x)Bi_xFe_(0.04)Te这种材料体系中,Bi的掺杂有利于分散的Fe原子对之间形成长程的铁磁相互作用,这在理论计算层面上对薄膜的磁性测试结果作出了解释。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2019-01-01）
黄帅,王海欧,苏昆朋,葛景园,霍德璇[2]（2018）在《薄膜与真空技术教学改革探索——以磁性材料薄膜的制备技术为例》一文中研究指出本文首先介绍了薄膜材料的课程介绍,然后通过对教学过程的总结,提出了教学过程中的突出问题。在此基础上,针对每个问题,提出了相应的改革方案。根据改革方案,在授课过程中做了初步探索,以使学生能够更好地熟悉薄膜材料的制备工艺及原理。(本文来源于《课程教育研究》期刊2018年04期）
曹易[3]（2016）在《基于温控的磁性功能薄膜材料研究》一文中研究指出磁性功能薄膜材料在当今的信息存储、逻辑和传感领域拥有广阔的应用前景。然而,目前对于磁性薄膜的研究主要针对其在电输入信号下的性能和应用:一方面,利用其自旋相关输运特性的功能器件在工作时,几乎都以电信号作为输入源;另一方面,对其磁性能的控制手段也主要基于电控的方式,如利用铁电基底或自旋转移矩来实现薄膜的磁化翻转等等。这些局限于电控的使用方法和控制方法,不但限制了磁性薄膜材料的应用功能,还会因焦耳热的存在而引起散热和能耗困扰。围绕以上问题,本论文提出了"温控"的手段,并从磁性薄膜在"空间温差下的输运行为"和在"升(降)温控制下的磁性变化"这两个方面,对温控下的磁性功能薄膜材料做出了系统的研究。主要研究内容如下:(1)研究了MgO包覆的NiFe薄膜在温差下的自旋相关输运行为。一方面,在平行于温差方向上,450℃退火后MgO(3)/Ni81Fe19(10)/MgO(2)/SiO2(1)(单位为nm)薄膜样品的塞贝克系数(Sxxavg.)较制备态提升了343%,这可以归因为MgO结晶对电子界面散射作用的增强;与此同时,样品的各向异性磁温差电效应(AMT)仅较制备态增大了139%,我们推测这是由于制备态时被氧化了的界面处Fe元素在退火后得到还原所致。另一方面,在垂直于温差方向上,样品的平面能斯特效应(PNE)也在退火后得到了增强,450℃退火后其横向的塞贝克系数(Sxy)达到了73.1nV/K。(2)观测并研究了NiFe薄膜在温差和电流共同调节作用下出现的温差增强磁电阻(ThMR)现象。对厚度为10nm的NiFe薄膜样品同时施加0.966μV电流和2.5℃/mm温度梯度时,其ThMR值可达-22600%。此外,这一ThMR还可以通过改变所施加的电流和温度梯度的相对大小来调节。例如本研究中,当温度梯度固定为2.5℃/mm、输入从0.85μA到1.05μA之间的电流时,即可对样品的ThMR值在-259%到183%的范围内做出调控;而随后固定电流大小不变、改变所施加的温度梯度大小的实验也对ThMR值做出了相似的调控。这一现象的物理本质在于NiFe薄膜中自旋相关散射引起的磁电阻效应(MR)与磁温差电效应(MT)拥有相反符号。(3)通过在垂直磁各向异性Co/Ni多层膜的Ni/Co界面间插入Au插层,改善了该类材料在热处理后出现的磁性能下降的情况。经过350℃退火后,结构为Ta(3)/Pt(2)/[Co(0.3)/Ni(0.6)/Au(0.3)]×3/Co(0.3)/Pt(1)/Ta(3)(单位为nm)的样品的有效磁各向异性能(Keff)仍保持在0.48×105 J/m3。通过STEM-HAADF电镜照片分析,我们认为这一结果的原因在于Au插层阻碍了其两侧Ni层和Co层在退火过程中的相互扩散。此外,通过与具有Pt插层的Co/Ni多层膜对比,我们发现Au插层几乎不会对该材料体系带来额外的界面垂直磁各向异性(界面PMA)。这让带有Au插层的Co/Ni多层膜有可能成为MRAM用垂直磁各向异性材料的竞争者之一。(4)设计了NiTi形状记忆合金基底/Fe薄膜复合材料,并研究了其在温度控制下的磁各向异性变化。经过200℃、1分钟的升温控制并回到室温后,单程NiTi基底/Fe(5nm)薄膜样品的面内磁各向异性有所增大。X射线光电子能谱(XPS)表征和第一性原理计算显示,单程NiTi基底在升温控制下发生的尺寸缩小使Fe薄膜受到了压应变作用的影响,这会降低Fe晶格内沿z方向电子产生的自旋轨道耦合(SOI)作用,并最终使Fe薄膜的面内磁各向异性增大。类似地,双程NiTi基底/Fe(5nm)薄膜样品则会在"升温、降低温、升温"或"降低温、升温、降低温"的循环温控下产生可逆的面内磁各向异性变化。(本文来源于《北京科技大学》期刊2016-11-05）
高赐国,谢晶,谢泉,刘栋[4]（2016）在《电子磁性材料Fe_3Si薄膜的研究进展》一文中研究指出磁性Fe_3Si薄膜具有高饱和磁化强度、高磁导率、高自旋极化率等优越性,在巨磁阻方面和自旋电子器件中有着广泛应用前景。本文介绍了目前关于Fe_3Si薄膜制备的几种主要方法——分子束外延法、脉冲激光沉积法、离子束合成法、射频溅射法等。通过对国内外Fe_3Si薄膜发展现状的研究,分析了Fe_3Si薄膜的结构、性能及应用。(本文来源于《电子技术与软件工程》期刊2016年10期）
邱兆国[5]（2016）在《高各向异性磁记录薄膜材料的结构调控、微观形貌及磁性能研究》一文中研究指出铁磁性纳米结构薄膜(如FePt基与SmCo基)因其具有高的磁晶各向异性常数、小的临界单畴尺寸、良好的热稳定性以及优异的高温磁性能等优点,因此。这些薄膜材料可以作为理想的介质材料用于微磁设备,超高密度磁记录介质等。然而,过高的磁各向异性场将使得对矫顽力和交换耦合作用的调控变得困难,因此需要掺入一定量非磁性相来阻隔磁性颗粒彼此之间的接触。同时,磁各向异性方向的改变,易磁化轴(c轴)方向由面外转变为面内,可以通过改变热处理工艺来实现,这些内容现在还鲜有报道。再者是当前的高磁各向异性与低记录噪音的薄膜介质材料合成工艺十分繁琐而且成本较为昂贵,采用能够提高磁性能并且低成本的过渡层材料更符合工业生产需要。在高温热处理后晶粒尺寸的过度长大也是不利于减小存储单元的尺寸,因而采用快淬工艺可以有效地调控。最后,对SmCo薄膜材料中多种SmCo相的成分调控也是其磁性能影响的关键因素,因此优化沉积气压和热处理工艺尤为重要。TiN材料具有较大表面能、有效阻隔层间原子扩散且易于制备,因而可用作理想的过渡层介质。TiN过渡层的择优取向以及表面形貌需要研究,其中(111)与(200)择优取向直接与沉积温度和负偏压有关。当沉积温度提升至300℃,晶粒尺寸会变大,然而当沉积温度继续提升至400℃以上并加入负偏压,晶粒尺寸反而会开始减小同时微观结构也会变得平整和致密。综合考虑上述两种影响因素可以推断出(111)择优取向优先在450℃沉积以及高的负偏压条件下得到,因为在这种情况下表面能更高;而(200)择优取向则更倾向于在更低的负偏压条件下得到,因为在这种情况下应变能更高。通过加入TiN过渡层材料沉积FePt薄膜,可以成功制备出磁各向异性可调控的TiN/FePt薄膜。同时对不同厚度TiN层对于FePt薄膜的微观结构和磁性能也进行了系统研究。结果表明TiN过渡层直接影响了FePt薄膜的磁各向异性。在未添加TiN过渡层的条件下,高温热处理后仍难以得到L10-FePt相。通过600℃退火,30nm厚度的TiN(111)过渡层可以很好地引导面外(垂直)各向异性,其面外矫顽力达到4.5kOe;然而当TiN(111)过渡层厚度提高到50nm时,矫顽力却有下降趋势。同时,磁各向异性方向的改变可以通过提高退火温度的方法来实现,实验表明,当退火温度从600℃提高到700℃,各向异性会从面外逐渐转变为面内(平行)方向。L10-FePt薄膜的面内各向异性来源于高温热处理条件下TiN过渡层内应力的释放,因而无法继续提供足够的表面拉应力去引导L10-FePt晶粒沿垂直方向的生长。并且此时当TiN(111)过渡层厚度为30nm时,面内矫顽力可以达到12kOe。沉积温度和快淬速度也影响这L10-FePt薄膜的微观结构和磁性能。将FePt薄膜的沉积温度从室温提升至450℃,L10相有序化系数和面内各向异性都有显着的提高。而当薄膜在高温退火后进行快速淬火处理有助于细化晶粒,并消除高温沉积或热处理后对FePt晶粒长大的影响。当沉积温度为300℃并进行后续空冷,能得到高矫顽力(11.5kOe)薄膜,如果在300℃沉积后提高淬火速度(冰水冷),L10-FePt薄膜可以得到较小晶粒尺寸(22nm)以及较好的面内矫顽力(10.5kOe)。通过实验研究成功在单晶MgO基片上制备出一系列(FePt)100-x(MgO)x颗粒薄膜以及[MgO/FePt]n多层膜。掺入非磁性MgO相后直接影响了L10-FePt相的形成,硬磁相晶粒间的交换耦合作用,同时得到高矫顽力的最优实验参数。沉积温度也会影响颗粒膜的磁性能,其磁性能影响机理主要归咎于热膨胀系数差异导致的FePt、MgO晶粒竞争生长。而对于外延生长的[MgO/FePt]n多层膜,主要受到调制周期n的影响。随着调制周期的增加,随机取向的FePt薄膜会破坏外延生长关系。从上述结果得出,当MgO非磁性相掺入量为55 vol.%,同时沉积温度为200℃时可以得到微结构细化,高矫顽力以及较小磁畴尺寸的(FePt)100-x(MgO)x阻隔结构颗粒薄膜。利用磁控溅射法可以在不同工作气压和退火温度下制备出高矫顽力的Cr/SmCo/Cu/Cr薄膜。制备态的SmCo薄膜主要以非晶形态存在,在经过热处理后(温度为500-600℃)Sm2Co17与SmCo5相开始逐渐出现。当工作气压从0.2Pa上升到0.6Pa,SmCo相从1:5相逐渐过渡到2:17相。热处理温度也会直接影响SmCo相的转变以及SmCo相的分解。因此薄膜矫顽力变化是依赖于工作气压和退火温度的。同时,Cu过渡层的厚度也会影响SmCo相的结晶程度,进而影响其性能。实验结果表明,当工作气压为0.2Pa,退火温度为550℃时,可以得到超高的面内矫顽力(38kOe)的SmCo5单相薄膜。然而当退火温度升高至600℃时,矫顽力则会降低到15kOe,这是因为在高温下SmCo相发生分解,Co软磁相的形成。因而,本实验提供了一种仅仅通过改变制备参数便能够得到高矫顽力单相的SmCo薄膜以及调控薄膜成分的方法。(本文来源于《华南理工大学》期刊2016-04-12）
王丽,李季,徐仕翀,刘梅,李海波[6]（2016）在《CoAl_xFe_(2-x)O_4/SiO_2纳米复合薄膜材料的结构和磁性研究》一文中研究指出利用溶胶—凝胶旋涂法制备了CoAl_xFe_(2-x)O_4/SiO_2(x=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9)纳米复合薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和振动样品磁强计(VSM)对样品的结构、形貌和磁性进行了研究.结果表明,样品中CoAl_xFe_(2-x)O_4具有尖晶石结构,铁氧体纳米晶粒尺寸在24~34 nm之间.随着Al~(3+)含量的增加,CoAl_xFe_(2-x)O_4的晶格常数减小,样品的饱和磁化强度先增大后减小,当x=0.3时具有最大值;而矫顽力单调减小.(本文来源于《吉林师范大学学报(自然科学版)》期刊2016年01期）
黄迪,田立强,张亚萍[7]（2015）在《纳米级别磁性薄膜材料特性研究》一文中研究指出随着科学技术的不断发展和社会文明程度的提高,先进的科学技术被广泛应用到人们生活的各个领域,纳米磁性薄膜凭借自身的特点和优势推动着我国工业的发展,在极大程度上改善了人们的生活水平。(本文来源于《电子测试》期刊2015年23期）
眭云霞,殷江,翟亚,赵宏武,侯碧辉[8]（2015）在《铁磁共振在磁性薄膜材料研究中的应用》一文中研究指出磁性薄膜材料是材料科学领域中的一类重要材料。自1988年法国的Baibich等人发现(Fe/Cr)多层膜的磁电阻效应比坡莫合金大一个数量级以来,磁性薄膜材料的研究一直是国际上科学研究的热点。铁磁共振(FMR)是研究磁性薄膜材料的磁性、缺陷情况、交换作用、电和磁各向异性及层间耦合等物理性质的有力手段之一。本成果用电子自旋共振波谱仪,在国内最先开展了对磁性薄膜材料的FMR(本文来源于《中国分析测试协会科学技术奖发展回顾》期刊2015-07-01）
蒋富云[9]（2015）在《磁性微胶囊相变材料及聚酰亚胺复合薄膜的合成与表征》一文中研究指出相变材料(PCMs)在相变的过程中能够从环境中吸收或释放热量,起到储存能量和管理温度的作用。而常用的PCMs在相变的过程中会发生固态和液态的转变导致泄漏的发生,因此需要将PCMs进行封装。本文采用微胶囊封装技术对PCMs进行封装。第二章中设计了一种兼具储热功能和磁性功能的双功能微胶囊相变材料(MEPCMs),该MEPCMs以正二十烷为芯材,四氧化叁铁/二氧化硅(Fe3O4/SiO2)复合材料为壁材。制备的过程中首先采用Pickering乳液的方法将Fe304纳米粒子(Fe3O4 NPs)自组装到正二十烷液滴的表面,然后引发正硅酸四乙酯(TEOS)在油-水界面处的水解和缩聚反应形成致密的Si02保护层。制得的磁性MEPCMs具有以下特性：(1)表现为完美的球状形貌且具有核一壳结构；(2)由表面至中心的化学成分分别是Si02、Fe304和正二十烷；(3)壁材中的Fe3O4 NPs具有反尖晶石结构,而Si02是无定型的；(4)具有超顺磁性；(5)具有良好的相变性能、热稳定性和耐用性。该磁性MEPCMs具有的双功能特性使得其可应用于调温和防辐射纤维或织物,红外和电磁屏蔽产品或电子芯片的抗干扰涂层等领域。第叁章设计了一种兼具温度管理功能和电磁屏蔽功能的聚酰亚胺(PI)复合薄膜。PI复合薄膜的制备采用两步法,首先合成有机硅包覆的磁性MEPCMs,然后将制得的磁性MEPCMs与PI复合。合成有机硅包覆的磁性MEPCMs的过程中首先以聚乙二醇(PEG)为分散相,液体石蜡为连续相,制得油包水的乳液,然后引发甲基叁甲氧基硅烷(MTMS)在水-油界面处的水解和缩聚反应生成有机硅的外壳。而制备PI复合薄膜的过程中,首先制备PAA和磁性MEPCMs的粘稠的混合液体,然后将PAA和磁性微胶囊的混合液体流延成膜,在高温下热环化制得PI复合薄膜。磁性MEPCMs和PI复合薄膜具有以下特征：(1)磁性MEPCMs呈现碗形结构,具有完美的核-壳结构,而PI复合薄膜中的磁性微胶囊分布在PI的基体中并被PI基体包围起来；(2)磁性MEPCMs的芯材是PEG/Fe3O4复合材料,壁材是有机硅；(3)磁性MEPCMs具有良好的相变性能和热稳定性,而PI复合薄膜的热稳定性虽然出现了一定程度的下降,但是仍具有优异的热稳定性；(4)制得的PI复合薄膜具有优异的电磁屏蔽效能。综上所述,制得的PI复合薄膜不仅能够起到管理温度的作用,还能够作为电磁屏蔽材料,可广泛的应用于电子设备及其元件的生产与制备。(本文来源于《北京化工大学》期刊2015-05-28）
王晓[10]（2014）在《纳米尺度磁性薄膜材料的磁光特性研究》一文中研究指出近年来纳米技术作为产业革命主导技术已成为全世界的共识。进入21世纪,各国都把发展纳米技术作为未来政治、经济领域中最具有挑战性的关键技术之一近几年,随着电子器件的进一步小型化与亚微米甚至纳米技术的发展,一个跨越半导体和磁性材料的全新研究领域已成雏形,这个全新的领域称之为自旋电子学。以自旋电子学为基础的新型器件如高密度非易失性存储器、磁传感器、电隔离器等已经开始应用,正在研制的自旋晶体管和自旋量子计算机等也将有广阔的应用前景。未来自旋晶体管和自旋场效应管的材料基础是半导体-磁体混合系统,由于失配率低易生长,能够完成自旋极化电流从磁性薄膜到半导体的注入,砷化镓外延纳米铁膜成为半导体-磁体混合系统的代表,受到广泛的关注。当铁膜厚度减小,直至纳米级厚的纳米膜时,其结构和磁性将发生较大变化,表面层可强烈影响其磁性。迄今为止,对纳米铁膜磁各向异性的尺寸效应,尤其是非磁性表面层对其磁特性影响及其来源还远未搞清楚,国内外只有很少的研究聚焦在材料表面层对铁薄膜磁光及磁学性能的影响上。本来在铁薄膜上外延表面层只是为防止铁膜的氧化,保护铁磁薄膜的磁学特性。然而意大利的Madami研究小组在研究Cu覆盖的纳米铁膜磁学性质时,发现表面层Cu膜对纳米铁膜磁单轴各向异性较强烈的抑制作用,即使这种表面层只有0.2nm厚；另外,美国的Falco研究小组,多年从事纳米磁性薄膜的研究工作,他们也发现Al表面层抑制了纳米铁膜的磁各向异性,使铁膜的有效磁化强度变小；以上现象说明表面层已影响了磁性铁膜—半导体混合系统的磁学性质,也必将影响自旋极化电流的输运,是不能忽视的问题。这一问题的解决对于材料的生长和以后自旋晶体管的实现有重要意义。除了表面层之外,衬底材料也对铁薄膜的磁光性质有着很大的影响。在材料生长中,为了实现晶格匹配需要使用不同的衬底。当衬底材料为光学各向异性时,光在其表面的反射会变的十分复杂。当光束透过磁性层进入各向异性衬底时,由于材料光学各向异性的影响,会产生。光与e光两种透射光。这使得光在材料中传播的时候产生多束反射光,而且反射光的偏振态较为复杂。这导致了难以在实验中测量到偏振态的变化,而且理论上也没有对此种类型材料的分析方法。目前国内外对各向异性衬底材料对铁薄膜磁光及磁学性能的影响研究很少。而通过研究磁性薄膜-各向异性衬底界面的磁光性质,则可以揭示衬底各向异性对材料磁光特性的作用机理,丰富表面磁光技术的应用范围,并为自旋电子器件的制作与性能优化提供指导作用。随着电子器件的进一步小型化,IT行业有了很大的发展。但是目前无法解决电子芯片越变越小带来的热冷却问题,这一现状制约了IT行业的发展。而拓扑绝缘体材料在信息产业领域的应用则有望解决这一问题。拓扑绝缘体有很多独特的性质,它不同于传统意义上的绝缘体和金属,其体材料是有能隙的绝缘体,而其表面是无能隙的金属态。拓扑绝缘体材料(Bi2Te3, Bi2Se3, Sb2Te3)有体材料绝缘特性以及表面的金属特性,这些性质是由于材料内部奇数个的狄拉克锥决定的。当一束光入射到磁性材料表面时,会产生透射光与反射光。在外界磁场的作用下,反射光产生的偏振态变化被称为磁光克尔效应,透射光引起的偏振态变化称为法拉第效应。克尔效应与法拉第效应打破了材料内部的时间反演对称。当时间反演对称被打破后,在拓扑绝缘体的狄拉克点处会出现带隙,在材料表面会展现出强烈的磁电效应。而不同材料厚度、入射角、以及磁耦合强度等都会对拓扑绝缘体材料的宏观磁光特性产生影响。因此研究拓扑绝缘体材料的宏观磁光性质可以为工业应用中选择合适的材料生长厚度、磁耦合强度等参量提供参考作用。随着薄膜制备技术的发展,亚微米甚至纳米尺度薄膜的制备技术越来越成熟,纳米尺度的磁性薄膜材料应用也越来越广泛。在对纳米磁性材料研究时,除了对材料本身性质的表征外,对其表征技术与表征设备的研究也非常重要。磁光椭偏技术结合磁光克尔效应与椭偏技术,它实现了在一台仪器中对磁性材料磁光性质与光学性质的同时测量,可以同时测得磁光耦合系数与复折射率并给出材料的磁化方向。在使用磁光椭偏仪对纳米薄膜进行测试时,由于材料太薄导致了反射光偏振态的变化很小,其携带的磁致反射信号也就很小。这导致了信号信噪比较低,在实验中难以测得稳定的磁致信号。因此纳米薄膜的磁光椭偏技术面临着微弱信号检测以及提高信噪比两大问题。这些问题的解决可以提高磁光椭偏仪的测试能力,并进一步完善纳米薄膜的表征手段。如上文所述,磁性材料-半导体混合系统与拓扑绝缘体材料在未来电子器件领域有着重要的应用,而对磁性薄膜材料的表征技术的研究则会推动自旋电子器件等产品的发展。本文以嵌埋于半导体衬底和非磁性金属膜之间的纳米铁膜、拓扑绝缘体以及磁光椭偏技术为主要研究对象。研究了表面层、衬底材料以及入射角对磁性材料磁学性质的影响,通过对Al/Fe/GaAs纳米薄膜材料进行测试,讨论了表面层厚度以及材料对磁性薄膜磁学性质的影响。研究了拓扑绝缘体材料的宏观磁光性质,通过对拓扑绝缘体材料Bi2Te3与Bi2Se3进行数据模拟计算,分析了材料厚度、入射角以及磁耦合强度等对其磁光性质的影响。研制了一台磁光椭偏仪,实现了对纳米尺度薄膜材料的磁光性质测量。研究了入射角精度对磁光耦合系数测试精度的影响。通过对Ta/Fe/GaAs薄膜材料进行测试,研究了薄膜厚度对磁光耦合系数的影响。本文的主要内容有以下几个方面：第一、研究了叁层膜结构纳米薄膜材料的磁光理论,并给出了该结构材料反射矩阵与纵向磁光偏转角的求解方法。利用该理论进行数据模拟计算,得到磁光偏转角与入射角以及覆盖层材料的关系,并通过数据拟合求得了该材料的磁光耦合系数。在完成理论模拟之后,使用磁光克尔效应仪对分子束外延法制备的覆盖层厚度不同的Al/Fe/GaAs纳米薄膜材料进行测试,测得该系列材料的磁光偏转角,即可得到磁光偏转角随表面层材料厚度变化的关系,结果显示表面层Al膜对纳米铁膜磁光效应较强烈的抑制作用,而且Al膜厚度越大抑制越强烈。该结论为在材料生长与实验测试中获得最大磁光偏转角提供了理论与实验指导。第二、研究了磁性材料/光学各向异性衬底结构材料的磁光理论,并使用该理论模拟了衬底介电张量的叁个参数在决定磁光偏转角与入射角的关系时的重要作用。给出了磁光偏转角随介电张量叁个参数εx εv εz的变化规律,这为材料生长制备时选择合适的衬底材料提供了参考依据。在此之后,将TiO2等光学各向异性晶体作为衬底,分别将其视为各向同性与各向异性材料进行数据模拟计算。数据模拟结果显示叁个介电常数相差越大,其对磁光偏转角的计算影响就越大。以上结论表面衬底晶体的各向异性对薄膜磁光特性有的巨大影响。第叁、研究了新型材料拓扑绝缘体的宏观磁光性质,通过对叁维拓扑绝缘体材料Bi2Te3与Bi2Se3进行数据模拟计算,发现法拉第偏转角随频率变化曲线的峰值位置会受到磁场耦合强度的影响。对于克尔偏转角而言,它会受到材料厚度、磁耦合强度以及入射角的影响。除此之外,除去已被发现的低频区的-π/2的巨克尔偏转角之外,在非低频区域还有一个-π/2的巨克尔偏转角。对于Bi2Se3在非低频区域的克尔角显示出明显的红移现象。对比Bi2Te3与Bi2Se3两种材料的法拉第角与克尔角可以发现,二者的法拉第角基本相同,但Bi2Se3在非低频区域的巨克尔角的光谱范围则明显比Bi2Te3宽。第四、研制了一台磁光椭偏仪,解决了该仪器最关键的降低光源噪声与实现微弱信号检测的问题。通过将多层膜材料反射矩阵引入到磁光椭偏技术中,实现了对多层膜结构纳米磁性薄膜的磁光椭偏测试。利用该仪器对磁控溅射方法制备的Ta/Fe/GaAs叁层膜材料进行了测试,研究发现磁光耦合系数具有厚度独立性,不会随着磁性材料的厚度变化而变化。第五、研究了入射角精度对磁光耦合系数精度的影响,通过将有不同误差值的入射角数据带入公式计算,发现入射角度微弱的变化会对磁光耦合系数造成较大的影响。磁光椭偏仪对入射角的精度要求非常高。当入射角度的误差达到1度时,磁光耦合系数的变化将达到9%。因此将改造的分光光度计引入该仪器,用以提供高精度的入射角度。本文对纳米尺度薄膜的磁光特性进行了研究,其创新性如下：1.研制了一台磁光椭偏仪,该仪器包括光源系统、光路系统、磁场系统、探测系统、控制与数据处理系统。通过锁相放大器处理信号可以有效的降低外界噪声对信号的影响并实现对微弱信号的检测。通过电脑编程编写控制软件,可以实现对积分时间与采集次数等参数的控制。通过软件可以控制数据采集与数据处理,降低数据噪声。使用该仪器对叁层膜纳米磁性材料进行测试,研究了磁光耦合系数的厚度依赖性。结果显示磁光耦合系数与材料的厚度无关,为一个不会厚度变化的常数。2.研究了各向异性衬底对磁性薄膜的磁光性质的影响,给出了其磁光偏转角的理论求解方法,并使用此方法研究了衬底介电张量的叁个参数在决定磁光偏转角与入射角的关系时的重要作用。结果显示衬底材料的ε,与εz在克尔角与入射角的关系中发挥着重要作用。研究了磁光偏转角随介电张量叁个参数εx εy εz：的变化规律。结果显示当入射角确定后,叁个介电参数εxεy在εz克尔角的确定中发挥着巨大的作用。εy决定了p态克尔偏转角随入射角变化曲线的峰值位置,通过改变εx εz则可以对其进行更准确的微调。3.研究了叁层膜纳米材料的磁光效应,给出了不同覆盖层材料、覆盖层厚度以及入射角等对铁磁性薄膜的磁光特性的影响。研究结果表明表面层对磁铁—半导体混合系统的磁学性质有很大的影响,这为材料生长与性质分析提供了理论参考作用。(本文来源于《山东大学》期刊2014-04-20）
磁性薄膜材料论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文首先介绍了薄膜材料的课程介绍,然后通过对教学过程的总结,提出了教学过程中的突出问题。在此基础上,针对每个问题,提出了相应的改革方案。根据改革方案,在授课过程中做了初步探索,以使学生能够更好地熟悉薄膜材料的制备工艺及原理。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
磁性薄膜材料论文参考文献
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