自旋轨道耦合对铁磁金属薄膜中反常霍尔效应的调控作用

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基本信息

  • 批准号:
    11374227
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    89.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2007.磁学及自旋电子学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Since the mechanism of the anomalous Hall effect (AHE) in magnetic films is the same as or similar to those of the new spin related transport phenomena such as spin Hall effect, it has received renewed interest. Previous theoretical and experimental studies have shown that there are three different contributions to the AHE. The intrinsic contribution is caused by the anomalous transverse velocity of electrons. The second skew and third side-jump ones are caused by the asymmetric scattering near the impurity. Although all three contributions are generally believed to be strongly related to the spin orbital coupling (SOC), there almost is no investigation about the SOC effect on the AHE. In particular, there is no direct experimental evidence. Accordingly, we propose to make L1(0) XPdPt (X=Fe, Co,Ni) alloy films on MgO(001) single substrates by DC magentron sputtering. The longitudnal resistivity and Hall one are measured by four point approach at different temerpatures. By changing the concentration ratio of Pt/Pd atoms, the SOC strength can be modified greatly. In this way, the SOC effect on the AHE can be studied and revealed. With ab initio calculations, the effect of SOC and impurity scattering on the skew and side-jump contributions to the anomalous Hall conductivity can be addressed.At the same time, the SOC effect on the normal Hall effect is studied.
磁性薄膜中反常霍尔效应AHE与自旋霍尔效应等新的自旋输运现象具有相同或相似的物理机制,因而近年来备受关注。已有的理论和实验研究表明,AHE存在三种机制,分别来源于传导电子横向反常速度引起的内禀贡献,杂质散射引起的skew和side-jump贡献。虽然人们普遍知道这三种机制都与自旋轨道耦合(SOC)强度密切相关,但是一直缺乏相应的研究,特别缺乏直接的实验研究。基于上述思路,我们提出用磁控溅射方法在MgO(001)单晶衬底上制备L1(0)XPdPt(X=Fe,Co,Ni)三元有序合金外延薄膜,用四探针方法测量薄膜在不同温度下的纵向电阻率和霍尔电阻率。通过改变Pt/Pd的相对原子百分比,大幅度调节自旋轨道耦合强度(SOC),研究SOC对反常霍尔电导率的影响。结合第一性原理计算,揭示SOC以及杂质散射对 side-jump和skew 贡献的影响机制。同时研究SOC 对正常霍尔效应的影响机制。

结项摘要

自旋轨道耦合是影响材料基本磁性的因素之一。我们系统研究了MgO(001)单晶衬底上制备的L1(0)FePdPt三元有序合金外延薄膜中自旋轨道耦合对磁各向异性、反常霍尔效应、磁性阻尼、磁光效应的影响机制,取得了一些有意义的研究结果。反常霍尔电阻率可以用纵向电阻率的线性项和平方项表述,其中系数分别为a和b。对于反常霍尔效应中与散射无关的反常霍尔电导率b(side-jump的贡献和內禀贡献之和),随着Pt/Pd原子百分比增加而增加。而系数a呈现非单调变化。同时,线性项系数a和平方项系数b可以很好地用1/d的线性函数拟合。研究发现,无序合金薄膜中诱导单轴磁各向异性也随原子百分比增加而增加。另外,我们还研究了自旋轨道耦合对PdPt合金外延薄膜中自旋霍尔效应的影响,发现自旋霍尔角随Pt含量而非单调变化。这说明自旋霍尔角的本征贡献随Pt含量增加而增加,非本征贡献在50 at%Pt含量附近呈现最大值。最后,我们还研究了CoNi合金磁性阻尼与态密度的关系。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Tuning magnetotransport in PdPt/Y3Fe5O12: Effects of magnetic proximity and spinorbitcoupling
调节 PdPt/Y3Fe5O12 中的磁输运:磁邻近和自旋轨道耦合的影响
  • DOI:
    10.1063/1.4890239
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhou X;Ma L;Shi Z;Guo GY;Hu J;Wu RQ;Zhou SM
  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Spin
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Fan WJ;Shi Z;Chen FL;Zhou SM
  • 通讯作者:
    Zhou SM
Anomalous Hall effect in magnetic disordered alloys: Effects of spin orbital coupling
磁无序合金中的反常霍尔效应:自旋轨道耦合的影响
  • DOI:
    10.1063/1.4858426
  • 发表时间:
    2013-12
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Ma L;He P;Gao WB;Zhou SM;Shi Z;Miao J;Jiang Y
  • 通讯作者:
    Jiang Y
Mapping motion of antiferromagnetic interfacial uncompensated magnetic moment in exchange-biased bilayers
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  • DOI:
    10.1038/srep09183
  • 发表时间:
    2015-03
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhou X;Ma L;Shi Z;Fan WJ;Evans RFL;Zheng JG;Chantrell RW;Mangin S;Zhang HW;Zhou SM
  • 通讯作者:
    Zhou SM
Co含量对Bi_6Fe_(2-x)Co_xTi_3O_(18)样品多铁性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    毛翔宇;邹保文;孙慧;陈春燕;陈小兵
  • 通讯作者:
    陈小兵

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    --
  • 作者:
    刘仍光;周仕明;陶谦;丁士东
  • 通讯作者:
    丁士东

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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