Pt/G型反铁磁绝缘体双层膜的界面特性和自旋霍尔磁电阻

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    U1832143
  • 项目类别：
    联合基金项目
  • 资助金额：
    54.0万
  • 负责人：
    谭伟石
  • 依托单位：
    湖南城市学院
  • 学科分类：
    A3201.北京正负电子对撞机
  • 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 Hall magnetoresistance (SMR) is found in nonmagnetic metal/ferromagnetic insulator and nonmagnetic metal/antiferromagnetic insulator bilayer several years ago. Some reports indicated that SMR in bilayer originates from spin current at interface and magnetic proximity effect (MPE), but the drastic controversy on the origin of SMR continues today. It is well believed that interfacial characteristics influence strongly the physical properties of thin film and multilayer, but there is seldom report about the effect of interfacial characteristics on SMR in bilayer. In this project, our studies are focused on interfacial characteristics and SMR in Pt/SrxCa1-xMnO3 (Pt/SCMO) bilayer. In this bilayer structure, metal Pt is used as spin current detector. G-type antiferromagnetic insulating SCMO helps us to exclude MPE in Pt/SCMO bilayer and study the effect of interfacial characteristics on SMR. The microstructure and interfacial characteristics of bilayer will be modulated via substrate and deposition process. We will apply synchrotron techniques, associated with neutron scattering and high resolution TEM, to characterize microstructure and interfacial characteristics of Pt/SCMO bilayer. Especially geometry and magnetic structure at interface will be studied in detail. We will correlate interfacial characteristics with SMR in Pt/SCMO bilayer and learn how to modulate SMR in Pt/SCMO bilayer. Therefore, our results will be helpful to explore and fabricate new spintronics device based on antiferromagnetic insulator.
近年来，人们在非磁金属/铁磁绝缘体和非磁金属/反铁磁绝缘体双层膜中发现了自旋霍尔磁电阻（SMR）。已有的部分研究指出双层膜的SMR起源于界面的自旋流和磁近邻效应，但是人们对此没有达成共识。界面特性对薄膜和多层膜的物理性能有显著影响，而目前关于界面特性对SMR的影响机制的研究较少。本项目针对Pt/SrxCa1-xMnO3（Pt/SCMO）双层膜的界面特性和SMR开展研究工作。金属Pt用作自旋流探测器。SCMO是G型反铁磁绝缘体，从而剔除了磁近邻效应的影响，有助于研究界面特性对SMR的影响机制。通过选择衬底和制备处理工艺来改变双层膜的微结构和界面特性，利用多种同步辐射衍射和散射技术、中子散射技术和高分辨电子显微技术，精细表征双层膜的微结构以及界面的几何结构和磁结构，研究Pt/SCMO双层膜的界面特性和SMR的联系，探讨调控SMR的机制，为研发基于反铁磁绝缘体的新型自旋电子学器件提供参考依据。

结项摘要

人们在非磁金属(NM)/反铁磁绝缘体(AFMI)双层膜中发现了自旋霍尔磁电阻(SMR)，拓展了基于反铁磁绝缘体的自旋电子学器件的研发新途径，但是关于界面特性对SMR影响机制的研究较少。本项目针对非磁金属Pt和G型反铁磁绝缘体SrxCa1-xMnO3(SCMO)双层膜(Pt/SCMO)的界面特性和SMR开展研究工作。.利用标准固相反应法制备了LaMnO3(LMO)，CaMnO3(CMO)和Sr0.8Ca0.2MnO3(SCMO)单相靶材，通过Rietveld结构精修得到了靶材的晶格参数。利用脉冲激光沉积技术制备Pt/LMO，Pt/CMO和Pt/SCMO双层膜，通过后退火处理调控双层膜的界面形貌。项目组精细表征了双层膜的晶体结构和界面结构，测量了双层膜的磁性能和磁输运性能。研究结果表明Pt/SCMO双层膜的界面粗糙度为0.3nm左右，Pt薄膜压应变，反铁磁绝缘层处于张应变状态。Pt/SCMO双层膜具有弱铁磁性，原因在于界面几何粗糙度造成SCMO薄膜的上截断面出现净磁矩。Pt的L3边X射线吸收谱表明Pt薄膜未发生氧化。通过改变外磁场的方向，测量得到了Pt/SCMO双层膜的角度相关磁电阻。当外磁场在薄膜面内改变方向时，纵向和横向磁电阻分别表现出与SMR理论预期相同的角度依赖关系，当外磁场在垂直薄膜表面的平面内改变方向时，纵向和横向磁电阻与外磁场方向无关。SCMO是G型反铁磁绝缘体，任一晶面的净磁矩为零，界面处不存在磁近邻效应。Pt/SCMO双层膜的SMR来源于界面处Pt中的自旋流与SCMO表面截断层的弱净磁矩的耦合，这表明Pt/SCMO双层膜的SMR与界面形貌密切相关。对后退火处理的Pt/SCMO双层膜进行磁输运测量的结果表明退火时间明显影响Pt/SCMO双层膜的纵向SMR，证实了双层膜界面形貌对SMR特性的调控作用。.本项目的研究成果有利于理解NM/AFMI双层膜的SMR机制，并指出了提高SMR的途径，对于研发基于反铁磁绝缘体的新型自旋电子学器件有指导意义。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（1）
Enhanced photoluminescence and ferro/piezoelectric performance in piezo-luminescent materials with outstanding water resistance and thermal stability
压电发光材料的光致发光和铁/压电性能增强，具有出色的耐水性和热稳定性
  • DOI：
    10.1039/d0dt00577k
  • 发表时间：
    2020-05-07
  • 期刊：
    DALTON TRANSACTIONS
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Ma, Chunlin;Wang, Xingyu;Zhai, Zhangyin
  • 通讯作者：
    Zhai, Zhangyin
Structure and magnetic properties of Fe–Ga ribbons doped by Sn
Sn掺杂Fe-Ga带材的结构与磁性能
  • DOI：
    10.1007/s10854-020-04853-y
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    J Mater Sci: Mater Electron
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Hao Liu;Ya Wang;Liming Dong;Haiou Wang;Yun Zhang;Zhengzhong Zhang;Weishi Tan
  • 通讯作者：
    Weishi Tan
Spin glass feature and exchange bias effect in metallic Pt/antiferromagnetic LaMnO3 heterostructure
金属Pt/反铁磁LaMnO3异质结构中的自旋玻璃特征和交换偏压效应
  • DOI：
    10.1088/1361-648x/ac0023
  • 发表时间：
    2021-07-14
  • 期刊：
    JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Wang, Haiou;Zhang, Hui;Huo, Dexuan
  • 通讯作者：
    Huo, Dexuan
Charge ordering and magnetic properties of LaxSm0.5-xCa0.5MnO3 manganite
LaxSm0.5-xCa0.5MnO3亚锰矿的电荷有序性和磁性能
  • DOI：
    10.1007/s10854-021-06391-7
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    J Mater Sci: Mater Electron
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yan Wang;Hui Zhang;Haiou Wang;Dexin Yang;Shuai Huang;Kunpeng Su;Weishi Tan;Dexuan Huo
  • 通讯作者：
    Dexuan Huo
Upconversion photoluminescence modulation by electric field poling in Er3+ doped (Ba0.85Ca0.15) (Zr0.1Ti0.9)O3 piezoelectric ceramics
Er3 掺杂 (Ba0.85Ca0.15) (Zr0.1Ti0.9)O-3 压电陶瓷中电场极化的上转换光致发光调制
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2019.04.262
  • 发表时间：
    2019-07-25
  • 期刊：
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    Ma, Chunlin;Zhou, Weiping;Zhai, Zhangyin
  • 通讯作者：
    Zhai, Zhangyin

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    谭伟石
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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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          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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
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