FePt粒子的有序化和其自组装薄膜的自旋塞贝克效应

L10-FePt nanoparticles have been recognized as one of the most promising candidates for future high-density recording media. The corresponding nanocrystal assembly film, with the spin seeback effect, is an essential material with great application potential in future thermoelectric energy-saving technologies. Aimed at the high ordering temperature problem (a deterrent to the application of L10-FePt nanoparticles), alternate reduction method and annealling treatment in tunable gas pressure (1-100 bar) will be adopted. We mainly focus on the functions of these techniques in reducing the ordering temperature of L10-FePt nanoparticles. Meanwhile, for the FePt-based nanocrystal assembly film, no studies in spin seeback effect have been reported so far. So, in our present study, create and persist a spin current over a long distances (the order of centimetre) greater than the spin-diffusion length is the first thing we should pay more attention, which is the key to the spin seeback effect. Then, We mainly study the influence of the spin-orbital coupling and the scattering rate of the conduction electrons to the spin seeback effect. By structural optimization, get large spin seeback voltage. The study is of great significance for both physical mechanisms and pushing forward its applications.

L10-FePt纳米粒子是最有希望实现的下一代信息存储材料之一，同时其纳米晶组装薄膜具有自旋塞贝克效应，在未来热电节能材料领域具有很大的应用潜力。本项目首先针对目前制约L10-FePt纳米材料应用中存在的有序化温度过高的问题，采用交替还原制备方法和在可调气压（1-100 bar）下进行后期热处理技术，研究其在降低FePt粒子有序化温度方面的作用。同时，基于FePt粒子的纳米晶组装薄膜，到目前为止，还没有这一体系在自旋塞贝克效应方面的研究报道。本项目首先研究在远大于自旋扩散长度的距离（厘米量级）内，如何在薄膜中产生并维持自旋流，这是研究其塞贝克效应的关键。其次，明确这一体系的自旋轨道耦合、电子散射率等对其自旋塞贝克效应的影响。通过优化体系结构，获得大的自旋塞贝克电压值。这一研究无论在物理机理还是推动其应用方面都意义重大。

采用交替还原工艺，在水热环境中成功制备了FePt 和(FePt)85Cu15纳米颗粒，研究发现其化学无序到化学有序的面心四方相的相变温度（约为400度）与通用的还原方法制备出的纳米颗粒（约为650度）相比明显下降了。同时，与FePt相比，制备态的(FePt)85Cu15的原子排列更加具有有序性，400度退火后的(FePt)85Cu15纳米颗粒的分散性比FePt更好，600度退火后的纳米颗粒的电子衍射花样类似于单晶，矫顽力比FePt更大。同时，我们制备了FePt（23nm）纳米薄膜，发现样品的能斯特电压和温度梯度之间是线性关系。在Pt (2 nm)/Co (0.6 nm)/Pt (2 nm)垂直易磁化多层膜中，我们同时施加了电场和温度梯度。通过对比纵向和横向测试电压，发现由电场和温度梯度激发的自旋流和电荷流之间存在着明显的差异。对于具有双子回线的IrMn(2.7 nm)/Pt(0.4 nm)/Co(0.5 nm)/Pt(2.0 nm)交换偏置系统的磁锻炼效应，我们发现全回线和单独测试子回线时的偏置场和矫顽场与循环次数之间具有不同的依赖关系。进一步的研究表明，这是由于左右子回线测量会影响彼此的磁锻炼造成的，影响表现为恢复效应。这一恢复效应主要来源于全回线测量时反铁磁层中存在的可旋转磁畴的二次翻转，而在子回线测试时，该二次翻转现象是不存在的。