磁性薄膜测量新突破：铁磁共振FMR实现全方位搭配、升级！

发布时间： 2018-07-03 10:11 来源：QUANTUM量子科学仪器贸易（北京）有限公司

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“基于磁性绝缘体的磁子阀效应”项目荣获此奖。韩秀峰研究员团队创新性地采用YIG磁性绝缘体作为磁性电、Au作为中间层研制出了高质量、新型磁性绝缘体/金属/磁性绝缘体(MI/NM/MI)磁子阀结构，并且在该结构中首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绝缘体/金属界面磁子-电子自旋转换效率的原理。[1]

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图1 (a) 磁子阀结构、原理和测量示意图

(b)-(c) GGG/YIG和YIG/Au/YIG区域的透射电镜照片

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网站首页重点推荐。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作为磁性绝缘体材料，有着其独特的物理性能，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。

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图2 铁磁共振测试系统主机：PhaseFMR(常温)；CryoFMR(低温)

QuantumDesign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。

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图3 室温测试用共面波导

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图4 用于PPMS(VersaLab)铁磁共振样品杆

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图5 Montana低温恒温器升级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。

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图6 PhaseFMR用户文章数据

铁磁共振测试系统参数

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如果您拥有电磁铁平台，快来升级铁磁共振测试系统吧！

如果您拥有PPMS或者VersaLab，快来升级铁磁共振测试系统吧!

如果您拥有Montana标准型低温恒温器，快来升级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怎么办？，别着急，目前Quantum Design的工程师正在努力研发中，相信不久后，我们将我们会发布为您带来在SQUID上成功应用FMR的好消息！

参考：

[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, andA. 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).