摻雜釤和鐿元素的釔鐵石榴石的垂直磁異向性的探討

研究計畫: 政府部門科技部計畫

專案詳細資料

說明

釔鐵石榴石(YIG)是一種磁性絕緣體,其磁易軸和晶格的[111]晶軸方向相同。釔鐵石榴石因為在寬電磁波頻譜範圍裡具有很強的磁光法拉第效應、很小的自旋波衰減特性,而在1980、1990年代被廣泛的研究。近年來在釔鐵石榴石的研究則是著重在(Au,Pt,Ta)/YIG以及拓樸絕緣體/YIG等異質結構的自旋幫浦和自旋傳輸特性,以期在自旋電子學應用上能利用自旋波而非載(流)子來傳遞資訊。在奈米尺度的應用上的要件是將材料的磁易軸指向為垂直樣品表面。但是在晶格匹配、(111)指向的釓鎵石榴石基板上成長的YIG薄膜,因為性狀易向性的緣故,其磁易軸仍然平行樣品表面。 近年來的研究指出,在晶格失配的基板上成長的(111)指向釔鐵石榴石薄膜具有垂直磁異向性,且其垂直異向性的成因是晶格失配產生的應力。因此,我們將透過改變釔鐵石榴石的晶格常數搭配不同的晶格失配基板來探討應力與垂直磁異向性的關係。我們將藉由摻雜銩元素(Tm)來改變薄膜晶格常數,而晶格失配基板則選用c指向的藍寶石基板。薄膜製備則採用脈衝雷射沉積法,透過檢測薄膜的組成、結構、光學、傳輸,以及磁特性,我們要探討摻雜後的釔鐵石榴石薄膜垂直磁異向性與應力的關係,並進一步研究結合垂直磁異向性薄膜的磁異質結構的自旋幫浦與自旋傳輸現象。 成分分析研究指出我們所製備的薄膜的摻雜比例和預設的配方比例不同,代表薄膜具有雜相態的材料。而結構特性分析則指出所製備的薄膜為多晶態,且薄膜內的雜相態物質包含Tm2O3、YFeO3、Fe2O3。表面形貌分析則指出這些多晶態的薄膜粗糙度很大,約20奈米。雌性檢測則指出薄膜的磁性非常微弱,且不具備磁異向性。
狀態已完成
有效的開始/結束日期2017/08/012018/07/31

Keywords

  • 釔鐵石榴石
  • 垂直磁異向性
  • 脈衝雷射沉積法
  • 銩元素
  • 晶格失配
  • 應力

指紋

探索此專案觸及的研究主題。這些標籤是根據基礎獎勵/補助款而產生。共同形成了獨特的指紋。