条纹畴结构金属薄膜的微波高磁导率机制

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基本信息

  • 批准号:
    51371093
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0107.金属功能材料
  • 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

This project is aimed to research the mechanism of realizing high permeability in GHz range in any direction within the metallic thin film plane. The key point is to manipulate the strip domain structure which formed in the thin films of Fe and Co based alloys. Thin films with different amounts of doping and thicknesses will be fabricated by radio-frequency sputtering, and the preparation parameters can be obtained based on the study of their structure and morphology. The formation conditions and characteristics of the strip domain structure could be investigated by comparing the intrinsic and technological magnetic properties which are obtained from the macro- and micro- magnetic measurements. Special attention will be paid on effective measures to reorient the direction of the strip domain structure by DC magnetic field. The dependence of GHz permeability vs. frequency can be obtained by using the vector network analyzer, and the relationship between the permeability and the strip domain structure can be derived further. The dynamic process and picture of the magnetization under GHz microwave in strip domain structure can be explored by spin rectification enabled by magnetic resistance or abnormal Hall effect, and the nature of the high permeability of the thin films at GHz will be discussed. Combining the above results, the mechanism of high permeability in GHz range of the thin films with strip domain structure can be studied. The outcomes of this project will provide both theoretical and technological gist for fabrication of the micromation and integration inductor-like electronic devices with high microwave sensitivity.
本项目以探索金属薄膜面内任意方向均可实现GHz高磁导率的机制为目的,以控制金属薄膜的条纹畴结构为关键,以高饱和磁化强度的Fe、Co基合金为载体展开研究。拟用射频溅射技术制备不同元素掺杂和不同厚度的Fe、Co基合金薄膜,结合结构和形貌观测,掌握不同成份和厚度的金属薄膜制备工艺。通过宏观和微观磁测量,掌握薄膜的内禀和技术磁性,探索薄膜磁化强度形成条纹畴结构分布的条件,以及条纹畴结构的特征,尤其是条纹畴方向的直流磁场调控特点。利用矢量网络分析仪获得金属薄膜的GHz磁导率随频率的变化,构建磁导率与条纹畴结构的关系。利用磁电阻或异常霍尔效应的自旋整流效应获得条纹畴结构中磁化强度在GHz下的动力学过程和图像,探索条纹畴结构薄膜GHz高磁导率的本质。结合以上数据,获得实现金属薄膜面内任意方向GHz高磁导率的机制,为360度高灵敏度的高频化、微型化和集成化电感类电子器件的制备提供理论和技术依据。

结项摘要

本项目围绕金属薄膜面内任意方向均可实现GHz高磁导率的机制,以控制金属薄膜的条纹畴结构为关键,以高饱和磁化强度的Fe、Co基合金为载体展开研究,取得了系统性的研究成果。在多个金属薄膜体系上,实现了对薄膜各向异性的调控,实现了金属薄膜条纹畴结构,获得了条纹畴结构的微波高磁导率机制:翘出膜面各向异性决定了条纹畴的形成,而面内各向异性决定了面内可转动高磁导率特征。探索了磁化强度动力学高频高磁导率的本质:高翘出面外各向异性和低面内各向异性,提出了面内转动各向异性的重要性:决定了面内任意方向的高磁导率。利用光学支共振,提出并实现了超越声学支工作频率下的正磁导率。发现了四个在面内任意方向上实现5 GHz以下磁导率大于10的磁性金属薄膜体系:条纹畴结构薄膜、A/B/A三层膜结构、准单畴结构面内转动各向同性薄膜以及无交换偏置的反铁磁耦合铁磁薄膜。尤其是A/B/A(A为铁磁层,B为非磁性层)三层膜结构实现了真正面内各向同性高磁导率,对于电感类器件的集成化具有重要意义。构建了两种磁化强度动力学测试系统:室温—200ᵒC薄膜变温磁谱测试系统,10-300 K整流测试系统。对于从磁性和电性测试认识高频磁性以及薄膜的温度稳定性具有现实意义。本项目发表标注国家自然科学基金资助SCI论文38篇,获批国家发明专利6件。培养本科毕业生5名,硕士研究生5名,博士生5名,博士后1名。

项目成果

期刊论文数量(38)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Scaling of the thickness dependent anomalous Hall effect in amorphous ferromagnetic thin films
非晶铁磁薄膜中厚度相关的反常霍尔效应的缩放
  • DOI:
    10.1063/1.4869069
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Fan Xiaolong;Chen Hang;Rao Jinwei;Zhou Hengan;Zhang Yichao;Zhao Xiaobing;Xue Desheng
  • 通讯作者:
    Xue Desheng
High-performance photodetectors and enhanced photocatalysts of two-dimensional TiO2 nanosheets under UV light excitation
紫外光激发下二维 TiO2 纳米片的高性能光电探测器和增强型光催化剂
  • DOI:
    10.1039/c5nr09248e
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Yang Jiao;Jiang Yi-Lin;Li Lin-Jie;Muhire Elisee;Gao Mei-Zhen
  • 通讯作者:
    Gao Mei-Zhen
Multiferroic and multilevel resistive switching properties of LaFeO3-PbTiO3 films grown on Nb:SrTiO3 (001) substrate
Nb:SrTiO3 (001) 衬底上生长的 LaFeO3-PbTiO3 薄膜的多铁性和多级电阻切换特性
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2015.03.201
  • 发表时间:
    2015-07
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Chunhui Dong;Changjun Jiang;Qingfang Liu;Desheng Xue
  • 通讯作者:
    Desheng Xue
Hydrothermal epitaxy and resultant properties of EuTiO3 films on SrTiO3(001) substrate.
SrTiO3(001) 衬底上 EuTiO3 薄膜的水热外延及其性能
  • DOI:
    10.1186/1556-276x-9-266
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Nanoscale research letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lv F;Zhang J;Gao C;Ma L;Gao D;Zhou S;Xue D
  • 通讯作者:
    Xue D
Thickness dependent optical mode ferromagnetic resonance in Co/FeNi bilayer
Co/FeNi 双层中厚度相关的光学模式铁磁共振
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/aa7f7c
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Physics D-Applied Physics
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wang Wenfeng;Chai Guozhi;Xue Desheng
  • 通讯作者:
    Xue Desheng

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其他文献

Fe0.68Ni0.32 合金纳米线阵列的
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘青芳;王建波;高存绪;薛德胜
  • 通讯作者:
    薛德胜
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合成,穆斯堡尔谱
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛德胜
  • 通讯作者:
    薛德胜
Fe0.72Ni0.28 纳米线阵列的制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    兰州大学学报, Vol. 42(2006),p.74
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘青芳;王建波;薛德胜
  • 通讯作者:
    薛德胜
Fe29Co71薄膜的制备与磁性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    兰州大学学报vol.41 supp. p134- p136 (2005).
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘青芳;蒋长军;王建波;薛德胜
  • 通讯作者:
    薛德胜
电镜原位电子束辐照下Au_(85) Sn_(15)纳米线的动态熔化过程(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    兰倩倩;张宏;张军伟;屈可;马鸿斌;薛德胜;禹日成;彭勇
  • 通讯作者:
    彭勇

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:

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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。
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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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