自旋轨道转矩诱导磁化反转动力学行为的电镜原位研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51801087
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0107.金属功能材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Spin-Orbit Torque (SOT) provides a new way to develop low energy consumption, high speed, and high density for nonvolatile electronic devices. Nevertheless, the physics of the SOT-induced magnetization dynamics is still not fully understood, and the memory architecture is still at its infancy stage. This project is aimed to intuitively research SOT-induced magnetization reversal mechanism in nanoscale. morphology- and structure-controlled magneto-nanostructured cell will be prepared by means of a jointed method involved to magnetron sputtering, micro-nano processing technology and focused ion beam etching techniques. in-situ electron microscopy techniques is used to real-timely observe and record in-situ spherical aberration correction transmission electron microscope (EM) equipped with lorentz prism and the electron holographic, meanwhile, combined with loading technique about the electric field and the magnetic field in-situ EM, Ultra-high speed image acquisition system and electron energy-loss spectroscopy, the detailed and dynamic image information for SOT-induced magnetization dynamics in magneto-nanostructured cell are obtained,and the physical mechanism of SOT-induced magnetization dynamics is studied. Those research results will provide true and reliable information and guidance to development of high-performance magentic memory.
自旋轨道转矩为研发低能耗、高速度、高密度的非失忆性电子器件提供了一条全新的途径,然而到目前为止对其的研究还处于初始阶段而且其物理过程的理解还不是非常清晰。本项目拟通过磁控溅射、微纳加工技术结合聚焦离子束电镜刻蚀技术制备不同形貌、尺度和结构的具有SOT效应的微纳米磁结构单体,利用配置了洛仑兹棱镜、电子全息的球差矫正透射电镜,结合原位电场、磁场加载技术,借助超高速图像采集系统和电子能量损失谱,原位实时动态化的观察和记录具有SOT的纳米磁结构中电流驱动的磁畴移动和磁化反转的详细动态信息,探索具有SOT的纳米磁结构中电流驱动磁化动力学的物理学机制, 为研发高性能磁存储器提供真实可靠的信息和指导。

结项摘要

电流在强自旋轨道耦合材料中的自旋轨道力矩(SOT)可以超快、高效和低能耗的操纵磁矩,为研发新一代自旋逻辑器件和自旋存储器件提供了重要物理基础,将该效应应用于当前自旋电子学金属多层膜器件的前提是寻找具有大自旋霍尔角,高导电性和高电荷-自旋转换效率的材料。基于此,本项目以[Pt/Co/Ta]n磁性多层薄膜和PtTe2/Py异质结为研究对象,系统研究了形貌、厚度和成份对SOT诱导磁化反转的影响规律、动态磁化过程和PtTe2薄膜产生SOT可能来源的物理机制。同时,我们通过改变Co层和PtTe2的厚度参数,实现了纳米磁结构的调控,在电镜原位实时动态地研究了[Pt/Co/Ta]n中条纹畴的运动和外磁场关系,以及PtTe2的自旋霍尔角、自旋霍尔电导和电流-自旋流转换效率。发现了PtTe2比Pt具有更大的自旋霍尔角和更高的导电特性,拓展了制备自旋电子学器件的材料。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Thermally induced generation and annihilation of magnetic chiral skyrmion bubbles and achiral bubbles in Mn-Ni-Ga magnets
Mn-Ni-Ga磁体中磁手性斯格明子气泡和非手性气泡的热诱导产生和湮灭
  • DOI:
    10.1063/1.5142083
  • 发表时间:
    2020-03-30
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Ding, Bei;Zhang, Junwei;Wang, Wenhong
  • 通讯作者:
    Wang, Wenhong
Deformation of Néel-type skyrmions revealed by Lorentz transmission electron microscopy
洛伦兹透射电子显微镜揭示奈尔型斯格明子的变形
  • DOI:
    10.1063/5.0002592
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Senfu Zhang;Junwei Zhang;Yan Wen;Yong Peng;Ziqiang Qiu;Takao Matsumoto;Xixiang Zhang
  • 通讯作者:
    Xixiang Zhang
Direct imaging of dopant sites in rare-earth element-doped permanent magnet and correlated magnetism origin
稀土元素掺杂永磁体中掺杂位点的直接成像和相关磁力起源
  • DOI:
    10.1039/c8nr09922g
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Zeng Xue;Zhang Junwei;Si Mingsu;Cao Derang;Deng Xia;Ma Hongbin;Lan Qianqian;Xue Desheng;Zhang Xixiang;Tao Kun;Peng Yong
  • 通讯作者:
    Peng Yong
Dynamic observation of Joule heating-induced structural and domain transformation in smart shape-memory alloy
智能形状记忆合金焦耳热引起的结构和磁域转变的动态观察
  • DOI:
    10.1016/j.actamat.2020.01.006
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Acta Materialia
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Karim Abdul;Guan Chaoshuai;Chen Bin;Li Yong;Zhang Junwei;Zhu Liu;Deng Xia;Hu Yang;Bi Kaiqi;Li Hongli;Peng Yong;Li Lingwei
  • 通讯作者:
    Li Lingwei
Magnetotransport Mechanism of Individual Nanostructures via Direct Magnetoresistance Measurement in situ SEM
通过原位 SEM 直接磁阻测量单个纳米结构的磁输运机制
  • DOI:
    10.1021/acsami.0c09773
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Junwei Zhang;Yong Peng;Hongbin Ma;Senfu Zhang;Yang Hu;Xue Zeng;Xia Deng;Chaoshuai Guan;Rongrong Chen;Yue Hu;Abdul Karim;Kun Tao;Mingjie Zhang;Xixiang Zhang
  • 通讯作者:
    Xixiang Zhang

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其他文献

兰州大学电镜中心-大型仪器共享平台的管理及效益最大化
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-6281.2020.06.015
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宏;周保范;蒙萱;李华;雷东升;孟莉;邓霞;张军伟;高亚虎;彭亮;朱柳;关超帅;胡阳;彭勇
  • 通讯作者:
    彭勇
中国粮食生产中农药高强度施用行为之经济学分析
  • DOI:
    10.16339/j.cnki.hdxbcjb.2018.03.021
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    财经理论与实践
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张军伟;张锦华;吴方卫
  • 通讯作者:
    吴方卫
基于两级蓄能器结构油气悬架的特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    液压气动与密封
  • 影响因子:
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  • 作者:
    程斐;郭建伟;谢文建;张军伟
  • 通讯作者:
    张军伟
非工资歧视与转移劳动力再流转
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    农业经济与管理
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张锦华;张军伟
  • 通讯作者:
    张军伟
领导宽恕对员工建言的影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    科研管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张亚军;张军伟;刘汕
  • 通讯作者:
    刘汕

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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