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調(diào)控二維磁性異質(zhì)結(jié)中的交換偏置效應(yīng)對(duì)于高性能與高穩(wěn)定性存儲(chǔ)材料應(yīng)用意義

調(diào)控二維磁性異質(zhì)結(jié)中的交換偏置（Exchange Bias)效應(yīng)對(duì)于高性能與高穩(wěn)定性存儲(chǔ)材料應(yīng)用的意義

交換偏置（EB）效應(yīng)是磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中開(kāi)發(fā)高靈敏度、高穩(wěn)定性和高密度的自旋電子器件的核心工作原理之一。近年來(lái)，二維范德瓦爾斯磁性材料因在自旋電子學(xué)和磁存儲(chǔ)等方面具有良好的應(yīng)用前景受到廣泛關(guān)注。但弱的交換偏置場(chǎng)、低的截止溫度以及單調(diào)的調(diào)制手段，嚴(yán)重限制了交換偏置效應(yīng)在范德瓦爾斯自旋電子器件中的應(yīng)用。
本文使用了激光沖擊過(guò)程（Laser Shocking Processing)來(lái)調(diào)節(jié)二維異質(zhì)結(jié)材料中的范德華空隙，并且通過(guò)自建的高靈敏度磁光克爾（MOKE）光譜系統(tǒng)，給出了不同溫度和磁場(chǎng)情況下基于磁光Kerr效應(yīng)的磁滯回線數(shù)據(jù)，揭示出交換偏置EB（從29.2mT到111.2mT）和截止溫度（從20K-110K）都得到顯著提升的結(jié)果，聯(lián)合其他的檢測(cè)手段例如Raman光譜，AFM和SEM等，揭示了調(diào)控現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理，*后基于測(cè)試結(jié)果實(shí)現(xiàn)了性能增強(qiáng)的自旋閥器件。本文的發(fā)現(xiàn)為利用和調(diào)制帶有強(qiáng)層間耦合的磁性范德華異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)提供了很大的想象空間與機(jī)會(huì)，因此為未來(lái)的二維自旋器件的定制化提供了一定的可能性。

交換偏置效應(yīng)及其模型

交換偏置效應(yīng)（Exchange Bias）是一類(lèi)廣泛存在于鐵磁/反鐵磁材料界面處的效應(yīng)，在發(fā)展高靈敏度和高密度的磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)自旋器件中發(fā)揮著極其重要的作用。
交換偏置效應(yīng)宏觀上表現(xiàn)為磁滯回線相對(duì)于零場(chǎng)的偏移，微觀上交換偏置來(lái)源于界面未補(bǔ)償磁矩的交換耦合。如下圖所示，沒(méi)有外場(chǎng)時(shí)，反鐵磁層的磁矩雜亂排布。當(dāng)溫度降低到反鐵磁奈爾溫度以下，反鐵磁層磁矩有序排列。在不同外場(chǎng)下，反鐵磁層的各向異性較大，不隨外場(chǎng)而變化，但鐵磁層會(huì)隨外場(chǎng)翻轉(zhuǎn)而發(fā)生反轉(zhuǎn)。界面反鐵磁層會(huì)對(duì)界面鐵磁層產(chǎn)生釘扎作用，使得鐵磁層的磁矩必須克服這一釘扎作用才能發(fā)生反轉(zhuǎn)。這種釘扎作用具有單向各向異性，使鐵磁層在反轉(zhuǎn)過(guò)程中變得不對(duì)稱，表現(xiàn)為宏觀磁滯回線相對(duì)于零場(chǎng)的偏移。

圖：交換偏置效應(yīng)原理圖

關(guān)于交換偏置效應(yīng)的解釋?zhuān)壳爸髁靼ㄒ韵聨追N模型：

Meiklejohn?Bean 模型
Neel模型
隨機(jī)場(chǎng)模型

同時(shí)，截止溫度、薄膜厚度、冷場(chǎng)和磁鍛煉效應(yīng)都有可能對(duì)交換偏置產(chǎn)生影響，本文對(duì)于截止溫度，薄膜厚度等相關(guān)參數(shù)都進(jìn)行了相關(guān)的研究。

二維范德華異質(zhì)結(jié)中的范德華間隙調(diào)控與相應(yīng)的LS方法

通過(guò)LS方法得到增強(qiáng)的交換偏置效應(yīng)相關(guān)數(shù)據(jù)

磁光克爾（MOKE）相關(guān)數(shù)據(jù)

目前北京卓立漢光儀器有限公司與本文作者戴宏偉博士所在湖北眾韋光電科技有限公司基于共同的理念和目標(biāo)，決定在磁光設(shè)備領(lǐng)域開(kāi)展深入合作。合作旨在為廣大國(guó)內(nèi)外用戶在MOKE和RMCD等相關(guān)磁光設(shè)備上提供相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)與搭建協(xié)助。
我們將致力于為用戶提供更加穩(wěn)定、可靠、高效的磁光設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，并提供全面的搭建協(xié)助和技術(shù)支持。誠(chéng)摯地歡迎產(chǎn)品垂詢，共同探索磁光技術(shù)的未來(lái)可能。

作者簡(jiǎn)介

戴宏偉，華中科技大學(xué)電氣碩士，光學(xué)博士。目前就職于湖北眾韋光電科技有限公司，在微區(qū)成像、共聚焦PL/Raman、熒光壽命、磁光克爾等系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用上具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，在國(guó)際期刊《ACS NANO》、《ACS Applied Materials & Interfaces》、《Advanced Electronic Materials》等期刊發(fā)表多篇論文。

微區(qū)磁光克爾及磁圓二色測(cè)試系統(tǒng)、全自動(dòng)顯微角分辨光譜及成像系統(tǒng)

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應(yīng)用

調(diào)控二維磁性異質(zhì)結(jié)中的交換偏置效應(yīng)對(duì)于高性能與高穩(wěn)定性存儲(chǔ)材料應(yīng)用意義

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