磁性薄膜测量新突破:铁磁共振FMR实现全方位搭配、升级!
2018年度“亚洲磁学联盟奖”(aums award)于6月4日在韩国揭晓,物理所韩秀峰研究员凭借“基于磁性缘体的磁子阀效应”项目荣获此奖。韩秀峰研究员团队创新性地采用yig磁性缘体作为磁性电、au作为中间层研制出了高质量、新型磁性缘体/金属/磁性缘体(mi/nm/mi)磁子阀结构,并且在该结构中次观测和发现了磁子阀效应(magnon valve effect),揭示了磁子阀比值主要取决于磁性缘体/金属界面磁子-电子自旋转换效率的原理。[1] 图1:(a) 磁子阀结构、原理和测量示意图(b)-(c) ggg/yig和yig/au/yig区域的透射电镜图该项工作的相关研究进展发表在 phys. rev. lett.[2],并且作为亮点文章在prl网站页重点推荐。在此我们祝贺quantum design的ppms和microsense vsm用户韩秀峰研究员团队,也祝愿他们今后能够再创辉煌!在上述的研究中,yig作为磁性缘体材料,有着其特的物理性能,其拥有低的gilbert阻尼因子。sun[3]等利用铁磁共振系统对yig薄膜进行了阻尼的测试研究,测出yig的阻尼因子大小约10-4。在对磁性材料的研究中,阻尼因子α是一个比较重要的参数,可以帮助我们提升电路及电子器件的传输效率和传输速度。图2:铁磁共振测试系统主机:phasefmr(常温);cryofmr(低温)quantum design携手nanosc提供的高精度铁磁共振测试系统,可以快速有效地获取阻尼系数α,以及有效磁矩 meff、旋磁比γ、非均匀展宽δho等动态磁学参数,也可以表征静态磁学性能,如饱和磁化强度ms、各向异性、交换偏置等。该系统基于共面波导技术,无需矢量网络分析仪,可以提供宽频2~40ghz测试,并应用锁相测试技术,大大提高了信噪比,可以测试到1.4nm厚的薄膜。 图3 :室温测试用共面波导 图4:用于ppms(versalab)铁磁共振样品杆图5:montana低温恒温器升cryofmr铁磁共振测试系统目前该系统可以应用于室温(基于电磁铁平台)、低温(配合ppms、versalab、montana恒温器),在上有包括中国科学院物理研究所、南京理工大学、三峡大学等用户在内的多套设备在运行,并使用该系统在prb等期刊上发表多篇文章。如franco[4]等用铁磁共振测试系统phasefmr对垂直磁化各向异性[cofeb/pd]n多层膜进行了研究,发现有效垂直各向异性随多层重复次数的增加而增大,部分测试数据见图6。 图6:phasefmr用户文章数据铁磁共振测试系统参数如下: 配置 带宽 温度范围 磁场大小phasefmr 2-18ghz 室温 根据电磁铁大小而定phasefmr-40 2-40ghzcryofmr 2-18ghz4-400k:ppms® /dynacool™ 55-400k: versalab™ 10-350k: mi cryostation±9, 14, 16 t:ppms® /dynacool™ ±3 t: versalab™ ±0.7 t: mi cryostationcryofmr-40 2-40ghz 如果您拥有电磁铁平台,快来升铁磁共振测试系统吧!如果您拥有ppms或者versalab,快来升铁磁共振测试系统吧!如果您拥有montana标准型低温恒温器,快来升铁磁共振测试系统吧!如果您也想在squid上进行铁磁共振测试,目前quantum design的工程师正在努力研发中,相信不久后,我们将会为您带来在squid上成功应用fmr的好消息! 参考文献:[1]中国科学院物理研究所官网http://www.iop.cas.cn/xwzx/snxw/201806/t20180605_5021775.html[2] h. wu, l. huang, c. fang, b. s. yang, c. h. wan, g. q. yu, j. f. feng, h. x. wei, and x. f. han, phys. rev. lett. 120, 097205 (2018)[3] y. sun, h. chang, m. kabatek, y. y. song, z. wang, m. jantz, w. schneider, m. wu, e. montoya, b. kardasz, b. heinrich, s. g. e. te velthuis, h. schultheiss, and a. hoffmann, phys. rev. lett. 111, 106601(2013).[4] a. f. franco, c. gonzalez-fuentes, j. a° kerman, and c. garcia, phys. rev. b 95, 144417 (2017) 相关产品及链接:1、铁磁共振仪(fmr):http://www.instrument.com.cn/netshow/c221410.htm2、ppms综合物性测量系统:http://www.instrument.com.cn/netshow/c17086.htm3、多功能振动样品磁强计versalab系统:http://www.instrument.com.cn/netshow/c19330.htm4、montana instruments超精细多功能无液氦低温光学恒温器:http://www.instrument.com.cn/netshow/c122418.htm5、超导量子干涉仪器件squid:http://www.instrument.com.cn/netshow/c17093.htm