2018年度“亞洲磁學(xué)聯(lián)盟獎”（AUMS Award）于6月4日在韓國揭曉，物理所韓秀峰研究員憑借“基于磁性絕緣體的磁子閥效應(yīng)”項(xiàng)目榮獲此獎。韓秀峰研究員團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用YIG磁性絕緣體作為磁性電、Au作為中間層研制出了高質(zhì)量、新型磁性絕緣體/金屬/磁性絕緣體(MI/NM/MI)磁子閥結(jié)構(gòu)，并且在該結(jié)構(gòu)中次觀測和發(fā)現(xiàn)了磁子閥效應(yīng)(Magnon Valve Effect)，揭示了磁子閥比值主要取決于磁性絕緣體/金屬界面磁子-電子自旋轉(zhuǎn)換效率的原理。[1]
圖1 (a) 磁子閥結(jié)構(gòu)、原理和測量示意圖
(b)-(c) GGG/YIG和YIG/Au/YIG區(qū)域的透射電鏡照片
該項(xiàng)工作的相關(guān)研究進(jìn)展發(fā)表在 Phys. Rev. Lett.[2]，并且作為亮點(diǎn)文章在PRL網(wǎng)站頁重點(diǎn)推薦。在此我們祝賀Quantum Design的PPMS和MicroSense VSM用戶韓秀峰研究員團(tuán)隊(duì)，也祝愿他們今后能夠再創(chuàng)輝煌！
在上述的研究中，YIG作為磁性絕緣體材料，有著其特的物理性能，其擁有低的Gilbert阻尼因子。Sun[3]等利用鐵磁共振系統(tǒng)對YIG薄膜進(jìn)行了阻尼的測試研究，測出YIG的阻尼因子大小約10-4。在對磁性材料的研究中，阻尼因子α是一個比較重要的參數(shù)，可以幫助我們提升電路及電子器件的傳輸效率和傳輸速度。
圖2 鐵磁共振測試系統(tǒng)主機(jī)：PhaseFMR(常溫)；CryoFMR(低溫)
QuantumDesign攜手NanOsc提供的高精度鐵磁共振測試系統(tǒng)，可以快速有效地獲取阻尼系數(shù)α，以及有效磁矩 Meff、旋磁比γ、非均勻展寬ΔHo等動態(tài)磁學(xué)參數(shù)，也可以表征靜態(tài)磁學(xué)性能，如飽和磁化強(qiáng)度Ms、各向異性、交換偏置等。該系統(tǒng)基于共面波導(dǎo)技術(shù)，無需矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，可以提供寬頻2~40GHz測試，并應(yīng)用鎖相測試技術(shù)，大大提高了信噪比，可以測試到1.4nm厚的薄膜。
圖3 室溫測試用共面波導(dǎo)
圖4 用于PPMS(VersaLab)鐵磁共振樣品桿
圖5 Montana低溫恒溫器升CryoFMR鐵磁共振測試系統(tǒng)
目前該系統(tǒng)可以應(yīng)用于室溫（基于電磁鐵平臺）、低溫（配合PPMS、VersaLab、Montana恒溫器），在上有包括中國科學(xué)院物理研究所、南京理工大學(xué)、三峽大學(xué)等用戶在內(nèi)的多套設(shè)備在運(yùn)行，并使用該系統(tǒng)在PRB等期刊上發(fā)表多篇文章。如Franco[4]等用鐵磁共振測試系統(tǒng)PhaseFMR對垂直磁化各向異性[CoFeB/Pd]n多層膜進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)有效垂直各向異性隨多層重復(fù)次數(shù)的增加而增大，部分測試數(shù)據(jù)見圖6。
圖6 PhaseFMR用戶文章數(shù)據(jù)
鐵磁共振測試系統(tǒng)參數(shù)
如果您擁有電磁鐵平臺，快來升鐵磁共振測試系統(tǒng)吧！
如果您擁有PPMS或者VersaLab，快來升鐵磁共振測試系統(tǒng)吧!
如果您擁有Montana標(biāo)準(zhǔn)型低溫恒溫器，快來升鐵磁共振測試系統(tǒng)吧！
如果您也想在SQUID上進(jìn)行鐵磁共振測試怎么辦？，別著急，目前Quantum Design的工程師正在努力研發(fā)中，相信不久后，我們將我們會發(fā)布為您帶來在SQUID上成功應(yīng)用FMR的好消息！
參考：
[1]中國科學(xué)院物理研究所官網(wǎng)
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).
