基于YIG_NM异质结的逆自旋霍尔效应的研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE基于YIG/NM异质结的逆自旋霍尔效应的研究工程硕士201522036047洪彩云张怀武教授分类号密级注1UDC（题名和副题名）（作者姓名）指导教师（姓名、职称、单位名称）申请学位级别专业学位类别工程领域名称提交论文日2018.04.01论文答辩日期2018.05.16学位授予单位和日期201806答辩委员会主席评阅人注1：注明《

2、国际十进分类法UDC》的类号。INVERSESPINHALLEFFECTRESEARCHINYIG/NMHETEROSTRUCTUREAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:MasterofEngineeringAuthor:HongCaiyunSupervisor:Prof.ZhangHuaiwuSchool:SchoolofElectronicScienceandEngineering独创性声

3、明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工。作及取得的研究成果据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，也不包含，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。、么束彩日期：０日作者签名：＞０年Ｊ月衫论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，

4、允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）ｒ作者签名：＾导师签名：ｈ八＾汉曰期：＞年丄月ｙ曰摘要摘要巨磁阻效应的发现极大的改变了信息存储的容量，使得磁学的延伸-自旋电子学的研究被兴起。人们认识到，如果能自由地操控电子的自旋，将会引领下一次信息存储与通信技术的革命。自旋霍尔效应因其强大的纯自旋流产生能力而备受瞩目，现阶段的研究在于弄清楚自旋霍尔效应的

5、物理机制，并找到高效自旋流-电荷流转化效率的材料，以便应用于实际的自旋电子器件中。本论文在已有的研究基础上，通过自旋泵浦效应和逆自旋霍尔效应研究了两种Pt掺杂体系材料的自旋霍尔效应，提取出自旋霍尔角和自旋扩散长度，并且结合本征和非本征的自旋霍尔效应分析其自旋流-电荷流转化行为。首先，从磁矩进动的磁化动力学出发，唯象的理解磁矩进动的过程，为之后基于铁磁共振的自旋泵浦效应提供理论基础。进动的磁矩在FM/NM界面传递角动量，形成自旋积累，并在非磁性层中产生自旋流，其表现为体系阻尼系数的增加。目前还没有方法能够直接探测自旋流，而自

6、旋霍尔效应的逆效应则提供了间接的探测方法。自旋流由于非磁性层中自旋轨道耦合的作用，转化电压信号而被探测。其次，通过自主搭建的FMR-ISHE测试系统研究了纯Pt、PtBi合金以及PtW合金中的逆自旋霍尔效应。从铁磁共振得到界面自旋混合电导，其与体系的自旋轨道耦合强度有一定的正比关系。分离出电压信号中ISHE贡献的分量和由界面处微量的磁性Pt贡献的AHE分量，解析ISHE电压信号中包含的各种分量，并根据不同厚度样品的ISHE电压信号提取出自旋霍尔角和自旋扩散长度。最后，结合自旋霍尔电阻率的方法，分析出合金体系中本征和非本征自

7、旋霍尔效应的贡献。PtBi合金中，当Bi含量低于8%时，增加的自旋霍尔电阻率主要由Bi杂质的斜散射贡献，并且与自旋轨道耦合强度呈正比，其自旋霍尔角由纯Pt的4.9%提升到PtBi(8%)合金的10.6%。在PtW合金中，W含量低于25%时，自旋注入效率随着W浓度升高而降低，自旋霍尔角降低到0.7%，其自旋霍尔电阻率的减少源于Pt与W的自旋轨道耦合作用对相同自旋方向电子的相反作用，以W杂质的侧向跳跃散射为主导。关键词：铁磁共振，自旋泵浦效应，逆自旋霍尔效应，自旋斜散射，侧向跳跃散射IABSTRACTABSTRACTThedi

8、scoveryofthegiantmagnetoresistanceeffecthasgreatlychangedthecapacityofinformationstorage,makingthestudyofmagneticextension-spintronicsaroused.Peoplereal