基于霍尔天平结构新型多组态存储材料与物理研究

A new magnetic storage materials based on Hall balance exhibit abundant physical phenomena and great potential applications in future high storage density (3D storage), low power and fast logic operation spintronic devices. This project is based on the perpendicular magnetic films with Hall balance structures. The research mainly includes the physical mechanism of Anomalous Hall effect and optimization of film fabrication and so on. And the focus is the preparation of high quality Hall balance films and improvement of the Hall angle. The key challenges is to solve some critical physical and materials issues of magnetic film deposition, transport properties, structure characterization, and to solve some problems for the future multi-state magnetic storage device based on Hall balance, such as physical mechanism, materials design, optimization, and device principles.

以霍尔天平结构为基础的多组态磁信息存储材料是一种新型的自旋电子学材料，这种材料的反常霍尔效应调控物理机理包含了非常丰富的物理内涵，同时在未来高密度（3D存储模式）、低功耗和高运算速度的磁信息存储器的开发设计中具有非常重要的应用潜力。本项目以具有垂直磁各向异性的霍尔天平薄膜材料为主要研究对象，重点研究该体系中反常霍尔效应调控的物理机理，突破霍尔天平薄膜材料反常霍尔偏转角提高的技术瓶颈，制备具有高质量、性能可控的多组态反常霍尔效应薄膜材料，探索基于霍尔天平结构的新型多组态磁存储原理型器件中材料、物理及相关技术问题。

以霍尔天平结构为基础的多组态磁信息存储材料是一种新型的自旋电子学材料，这种材料的反常霍尔效应调控物理机理包含了非常丰富的物理内涵，同时在未来高密度（3D存储模式）、低功耗和高运算速度的磁信息存储器的开发设计中具有非常重要的应用潜力。本项目以具有垂直磁各向异性的霍尔天平薄膜材料为主要研究对象，重点研究该体系中反常霍尔效应调控的物理机理，突破霍尔天平薄膜材料反常霍尔偏转角提高的技术瓶颈，制备具有高质量、性能可控的多组态反常霍尔效应薄膜材料，探索基于霍尔天平结构的新型多组态磁存储原理型器件中材料、物理及相关技术问题。针对项目申请书中所涉及到的研究内容和研究目标，项目负责人及团队成员深入探究了霍尔天平材料中反常霍尔电压的调控机理，并制备出高性能的霍尔天平薄膜材料，同时开发以霍尔天平材料为核心单元的原理型器件。对于项目申请书中提到的科学问题，项目负责人按照既定的技术路线和研究思路展开相关的研究工作，阐明并解决相关的科学问题中所涉及的材料、物理问题。同时，项目负责人还获得了第一手的研究结果，优化了霍尔天平材料的霍尔输出电阻变化率（高达69900%）和霍尔偏转角（5.1%），阐明了界面结构与反常霍尔效应之间的物理机制内在关系。按照预期研究成果设定的既定目标，本项目所获得研究成果在国际权威学术期刊得到发表，共计发表高水平论文12篇，同时协助培养研究生共计4人。