垂直磁化薄膜的超快磁动力学进动阻尼特性研究

易磁化轴垂直取向的薄膜体系由于其具有优异的磁稳定性和热稳定性等特点，使其在自旋转矩型磁电阻随机存储器（STT-MRAM）等方面颇具应用潜力。针对该体系超快磁动力学行为及其阻尼进动特性的调控研究,对提高信息存取速度和有效降低磁化翻转所需临界电流等问题至关重要，是研发高速、大容量STT-MRAM的基础。本课题拟采用时间分辨的磁光克尔效应泵浦探测技术，针对激光诱导的磁矩超快进动和衰减过程展开实时测量研究，探讨建立磁进动阻尼因子与磁性薄膜的垂直各向异性、成份、厚度、均匀性以及近邻非磁性层等之间的依赖关系，从本质上阐明影响阻尼因子的物理机理，进而探讨降低阻尼因子的优化材料结构，获得适合STT-MRAM用的优异垂直磁化薄膜系统。

深入理解垂直磁各向异性薄膜材料和器件中的静态磁性和超快动力学行为并对其实现有效调控，对推进高速大容量自旋转矩型磁性随机存储器及其它自旋电子器件的开发至关重要。本项目针对一些与实际应用相关的关键科学技术问题开展了相关研究。在该项目资助下，共发表了26篇SCI论文(其中本人为第一作者或通讯作者的文章有18篇)，含Applied Physics Letters 11篇，Scientific Reports 3篇，申请国家发明专利1项。项目执行期间主要取得以下结果：(1)探讨了影响[CoFeB/Pt] 及[Co/Ni]多层膜垂直各向异性的机理，通过优化结构和制备工艺提高了热稳定性；(2)揭示了垂直磁化多层膜中自旋波热激发以及表面粗糙度对界面耦合的影响规律，改善了耦合强度的温度依赖性；(3) 在TbCo和Co/Ni垂直复合结构中实现了界面直接交换耦合强度的大幅度调节, 并获得高达2.9 kOe的交换偏置场；(4) 设计L10-FePt/[Co/Ni]5/Ru/[Co/Ni]10交换耦合介质结构，实现了优异的角度容忍限度、低剩磁、窄翻转场分布和增强的热稳定性；(5) 获得了垂直各向异性强度可控、磁性层厚度范围宽1-3.0nm、本征阻尼因子小(<0.028) 的氧化Co2FeAl合金薄膜；(6)此外，在极化电流和脉冲电场诱导的磁矩翻转和进动行为、飞秒激光激发超快退磁行为的微磁学模拟方面也做了不少工作。