电场调控微纳器件的磁特性及电场/电流双重调控器件磁特性研究

In this project, we will mainly investigate on electrical field manipulation and electric/current dual-control of the ferromagnetism in micro-nano ferromagnetic devices. Firstly, we will study the electric field manipulation of the magnetization reversal and magnetic anisotropy using magneto-optical Kerr imaging system. We will then investigate how device size and crystallographic orientation influences the electrical control of ferromagnetism. Based on the study of current driven domain wall motion, the magnetism character changed by spin-orbit coupling field, we will study how the electrical field manipulation affects on the current driven domain wall motion and spin orbital field control of the ferromagnetism and the fundamental physics. By changing devices' structure, hope the electrical manipulation can effectively improve the current driven domain wall motion and the spin-orbit coupling field control of ferromagnetism. Owing to the potential application of the ferromagnetic devices and materials, this project is of great significance to spintronics devices and the relevant physics areas. Hope the National Natural Science Foundation of China would support this project.

本项目中我们将主要开展利用电场调控微纳器件的磁特性及电场/电流双重调控器件磁特性的基本物理研究。首先我们将利用磁光克尔成像系统研究电场来调控铁磁薄膜的磁各向异性和磁翻转过程。在此基础上利用微纳加工工艺制备出不同结构微纳器件，研究电场调控磁特性随微纳器件的晶向及尺寸的影响规律。在研究电流驱动磁畴及自旋轨道耦合场调控微纳器件的基础上，研究电场调控对电流驱动磁畴壁运动及自旋轨道耦合场调控微纳器件磁特性效应的影响研究及其相应的物理机理，并希望通过调整微纳器件结构来实现电场对电流驱动磁畴壁运动及自旋轨道耦合场调控器件铁磁特性的效应提高。由于磁性材料和器件的研究具有重要的基础价值和巨大潜在应用前景，本项目针对电场和电流调控自旋电子学微纳器件的功能特性及关键物理问题的研究具有重要意义，希望国家自然科学基金委对此项目给予支持。

本项目中我们主要将开展利用电场调控微纳器件的磁特性及电场/电流双重调控器件磁特性的基本物理研究。结合电流驱动及电场调控相结合双重调控，研究自旋轨道耦合场调控微纳器件磁特性效应的影响及其相应的物理机理；我们成功发现了利用自旋流翻转垂直磁性器件的规律，并且利用自旋流演示了四态存储功能，另外我们研究了如何在无外加磁场下，仅仅利用电学方法来实现磁化的翻转：包括利用交换耦合场、铁电衬底以及压电效应等。相关工作的进展对电场和电流调控自旋电子学微纳器件的功能特性及关键物理问题的研究具有重要意义。