半金属磁性薄膜的重离子辐照效应研究

半金属磁性薄膜具有较高的磁致电阻和理论上100%的自旋极化率的特性，在军事、经济领域有着非常广阔的应用前景，优化和改良这类材料的磁性、电性能，对加快半金属磁性薄膜产品的开发和应用研究有着巨大的推动作用。本项目以半金属磁性纳米Fe3O4、LSMO薄膜等为主要研究对象，利用兰州重离子加速器国家实验室提供的重离子束辐照半金属磁性纳米薄膜样品，通过研究薄膜的微结构、磁性、电性能的改变与重离子辐照参数（离子种类、能量、辐照剂量）之间的关系，分析能量损失过程、损伤产生及其变化规律，探索重离子辐照损伤对这两种材料磁、电输运特性的影响机制和辐照效应的机理，从而为半金属磁性薄膜的磁、电子输运理论研究和新型磁性薄膜材料的研发提供数据支持和实验技术参考。

本项目利用兰州重离子加速器国家实验室HIRFL 提供的高能及320 kV辐照平台提供的中、低能重离子束（Kr、Xe、Pb、Bi、Ne等）对Fe3O4、 LSMO、FeCuNiSiB合金、C等薄膜样品进行了系列辐照实验，完成了项目计划书所列的研究内容，达到了预期研究目标，取得了系列研究成果，为半金属磁性薄膜的辐照效应，磁、电输运理论研究和新型磁性薄膜材料的研发提供了部分数据支持和实验技术参考。（研究了离子种类、能量、辐照剂量与薄膜的微结构、静态磁性、动态磁性、磁致电阻等的变化规律，找出了Fe3O4半金属磁性薄膜的最佳辐照改性条件；通过能带理论计算和模拟重离子对样品的辐照过程，对比薄膜磁、电性能的测量数据，重点关注高能重离子与靶原子碰撞的一级过程和次级δ—电子输运二级过程，研究了辐照效应对半金属磁性薄膜磁、电输运特性的影响；通过实验和理论模拟，研究了重离子在Fe3O4、C、LSMO等薄膜的辐照损伤中的电子能损、核能损以及势能沉积等作用过程和机制，探索了高能重离子的强电子激发效应引起的损伤机理，建立了一种初步的微观损伤模型；研究了离子穿过薄膜后前后方向电子发射与入射离子电荷态和入射动能之间的关系，成功区分开了势能电子发射产额和动能电子产额，拓宽和加深了离子与物质相互作用中的电子转移和能量损失的相关研究。相关研究内容获得了授权发明专利1项，获邀在各类国际学术会议上做分组报告3次，国内特邀报告1次，在国际期刊上发表了11篇相关学术论文，目前已被引用5篇10次。）