高自旋极化率钴基全Heusler合金薄膜材料的低温有序化转变研究

半金属Heusler合金由于具有近100％的自旋极化率而成为一种具有重要应用价值的软磁材料。它可以大幅度提高自旋电子器件的磁电阻值。全Heusler合金的结构有序化程度强烈影响其自旋极化率，例如Co2FeSi合金在结构无序时的自旋极化率与普通磁性金属相似，而其在L21有序态时的理论自旋极化率则高达100%。目前大部分钴基全Heusler合金材料的L21有序化转变温度都在400 度以上，即材料制备后必须经过400度以上的高温退火才能够实现结构完全有序。我们拟借助本项目的支持，以Co基全Heusler合金薄膜为研究对象，从实验角度，系统研究缓冲层、稀土掺杂及超晶格结构等因素对有序化转变的影响规律，目标是获得低温有序的Heusler合金薄膜材料。这种材料在自旋电子器件中应该具有广阔的应用前景。

半金属Heusler合金由于具有高自旋极化率而成为一种具有重要应用价值的软磁材料。全Heusler合金的结构有序化程度强烈影响其自旋极化率。目前大部分钴基全Heusler合金材料的L21有序化转变温度都在400 度以上，即材料制备后必须经过400度以上的高温退火才能够实现结构完全有序。我们拟借助本项目的支持，以Co基全Heusler合金薄膜为研究对象，从实验角度，系统研究缓冲层、稀土掺杂及超晶格结构等因素对有序化转变的影响规律，目标是获得低温有序的Heusler合金薄膜材料。本项目执行期间，项目组成员严格按照任务计划书开展研究，研究对象为钴基全Heusler合金，其中包括Co2FeAl（简称CFA）, Co2FeSi（简称CFS）, Co2FeAl0.5Si0.5(简称CFAS)等。系统研究了缓冲层及多层膜结构等因素对钴基全Heusler合金薄膜有序化温度的影响规律，发现Pt、Ta/Pt、Cr等缓冲层对Heusler合金的有序化具有积极作用，且发现(100)取向的Si衬底也有利于降低有序化温度。这些结论对Heusler合金材料在未来自旋电子学器件中的应用具有重要的科学意义。另外，项目组还在自旋轨道电子学、GMR生物传感器、阻变存储器等方面进行了一些探索研究。总计发表SCI论文42篇，其中包括2篇Scientific Reports、2篇Applied Physics Letters和1篇ACS Applied Materials and Interfaces。获授权发明专利3项（其中1项已实施）。在国际会议做邀请报告2次，国内会议大会报告4次、邀请报告1次。