纳米复合Fe-R-O(R=Hf Nd Dy)薄膜面内铁磁共振研究

杜 军; 孙 亮; 盛雯婷; 游 彪; 鹿 牧; 胡 安; M. M. Corte-Real; J. Q. Xiao

doi:10.7498/aps.53.2352

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纳米复合Fe-R-O(R=Hf Nd Dy)薄膜面内铁磁共振研究

杜军 , 孙亮 , 盛雯婷 , 游彪 , 鹿牧 , 胡安 , M. M. Corte-Real , J. Q. Xiao

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纳米复合Fe-R-O(R=Hf Nd Dy)薄膜面内铁磁共振研究

杜军, 孙亮, 盛雯婷, 游彪, 鹿牧, 胡安, M. M. Corte-Real, J. Q. Xiao

物理学报, 2004, 53(7): 2352-2356.

doi: 10.7498/aps.53.2352

In-plane ferromagnetic resonance in nano-composite Fe-R-O（R=Hf Nd Dy）films

Du Jun, Sun Liang, Sheng Wen-Ting, You Biao, Lu Mu, Hu An, M. M. Corte-Real, J. Q. Xiao

Acta Phys. Sin., 2004, 53(7): 2352-2356.

doi: 10.7498/aps.53.2352

摘要
用反应溅射方法制备了FeRO(R=Hf, Nd, Dy) 薄膜，并在400℃时对样品进行退火处理，x射线衍射和电子衍射结果显示纳米量级的Fe晶粒镶嵌在非晶氧化物基质中.用面内铁磁共振技术仔细测量了样品的共振吸收谱，并分析了局域磁化强度Ms与晶粒尺寸的关系.制备态样品呈现出显著的面内单轴各向异性，退火后单轴各向异性显著减弱，取而代之的是较弱的磁晶各向异性.利用公式(ω/γ)2=(Hres+HK)(Hres+HK+4πMs)求出局域磁化强度Ms，它随晶粒尺寸减小而减小，在晶粒尺寸为5nm时仅约为Fe体材料饱和磁化强度的30%.局域磁化强度与根据Fe的体积百分比算出的体磁化强度相比偏小，并与晶粒尺寸的倒数呈线性关系，说明在晶粒表面存在较强的磁矩钉扎效应.

关键词:
铁磁共振 /

局域磁化强度 /

单轴各向异性 /

磁晶各向异性
Abstract
Fe-R-O (R=Hf, Nd and Dy) films were made by reactive sputtering technique and annealed at 400℃. X-ray diffraction and electron diffraction show that nanometer scale Fe grains are embedded in amorphous Roxide matrix. Inplaneferromagnetic resonance was systematically carried out to measure the inplaneresonance absorption spectra and utilized to analyze the relationship between the local magnetization and grain size. The asdeposited samples show obvious uniaxial anisotropy, while annealed samples display weak magnetic crystalline anisotropy at the expense of weakening the uni-axial anisotropy. The local magnetization was calculated based on the formula. (ω/γ)2=(Hres+HK)(Hres+HK+4πMs).It decreases with decreasing grain size, being as only about 30% of the saturation magnetization of bulk Fe. It is also smaller than the bulk magnetization calculated according to the volume ratio of Fe. The linear dependence on the inverse of the grain size indicates a strong surface moment pinning effect.

Keywords:
ferromagnetic resonance /

local magnetization /

uni-axial anisotropy /

magnetic crystalline anisotropy
作者及机构信息
杜军²,

孙亮²,

盛雯婷²,

游彪²,

鹿牧²,

胡安²,

M. M. Corte-Real¹,

J. Q. Xiao¹

(1)Department of Physics and Astronomy,University of Delaware,Newark,DE 19716,USA; (2)南京大学物理系，固体微结构物理国家重点实验室，南京 210093

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：10021001）、国家重点基础研究发展规划项目（批准号：2001CB610602）及江苏省自然科学基金（批准号：BK2001203）资助的课题.
Authors and contacts
Du Jun²,

Sun Liang²,

Sheng Wen-Ting²,

You Biao²,

Lu Mu²,

Hu An²,

M. M. Corte-Real¹,

J. Q. Xiao¹

(1)Department of Physics and Astronomy,University of Delaware,Newark,DE 19716,USA; (2)南京大学物理系，固体微结构物理国家重点实验室，南京 210093
参考文献

施引文献

[1]	李再东, 南雪萌, 屈川, 刘伍明. 飞秒尺度下的惯性磁化强度动力学. 物理学报, 2023, 72(10): 107502. doi: 10.7498/aps.72.20230345
[2]	陈亚博, 杨晓阔, 危波, 吴瞳, 刘嘉豪, 张明亮, 崔焕卿, 董丹娜, 蔡理. 非对称条形纳磁体的铁磁共振频率和自旋波模式. 物理学报, 2020, 69(5): 057501. doi: 10.7498/aps.69.20191622
[3]	郝俊祥, 杨青慧, 张怀武, 文岐业, 白飞明, 钟智勇, 贾利军马博, 吴玉娟. 晶格失配应力对单晶(BiTm)3(GaFe)5O12膜磁畴结构的影响. 物理学报, 2018, 67(11): 117801. doi: 10.7498/aps.67.20180192
[4]	李金财, 詹清峰, 潘民杰, 刘鲁萍, 杨华礼, 谢亚丽, 谢淑红, 李润伟. 具有条纹磁畴结构的NiFe薄膜的制备与磁各向异性研究. 物理学报, 2016, 65(21): 217501. doi: 10.7498/aps.65.217501
[5]	王日兴, 肖运昌, 赵婧莉. 垂直磁各向异性自旋阀结构中的铁磁共振. 物理学报, 2014, 63(21): 217601. doi: 10.7498/aps.63.217601
[6]	薛慧, 马宗敏, 石云波, 唐军, 薛晨阳, 刘俊, 李艳君. 铁磁共振磁交换力显微镜. 物理学报, 2013, 62(18): 180704. doi: 10.7498/aps.62.180704
[7]	顾文娟, 潘靖, 胡经国. 垂直场下磁性薄膜中的铁磁共振现象. 物理学报, 2012, 61(16): 167501. doi: 10.7498/aps.61.167501
[8]	顾文娟, 潘靖, 杜薇, 胡经国. 铁磁共振法测磁各向异性. 物理学报, 2011, 60(5): 057601. doi: 10.7498/aps.60.057601
[9]	郝延明, 王玲玲, 严达利, 安力群. 电弧炉制备的Sm2Fe17-xCrx化合物的结构与磁性. 物理学报, 2009, 58(10): 7222-7226. doi: 10.7498/aps.58.7222
[10]	潘靖, 周岚, 陶永春, 胡经国. 外应力场下铁磁/反铁磁双层膜系统中的自旋波. 物理学报, 2007, 56(6): 3521-3526. doi: 10.7498/aps.56.3521
[11]	荣建红, 云国宏. 外应力场下双层铁磁薄膜中的铁磁共振性质. 物理学报, 2007, 56(9): 5483-5488. doi: 10.7498/aps.56.5483
[12]	姜永远, 张永强, 时红艳, 侯春风, 孙秀冬. 单轴各向异性左手介质表面的Goos-H?nchen位移. 物理学报, 2007, 56(2): 798-804. doi: 10.7498/aps.56.798
[13]	王文全, 徐世峰, 徐钦英, 张文梁, 陈东风. (Nd1－xGdx)3Fe27.31Ti1.69化合物的结构和磁性. 物理学报, 2006, 55(7): 3531-3535. doi: 10.7498/aps.55.3531
[14]	袁淑娟, 周仕明, 鹿牧. Ni纳米线阵列的铁磁共振研究. 物理学报, 2006, 55(2): 891-896. doi: 10.7498/aps.55.891
[15]	潘靖, 马梅, 周岚, 胡经国. 外应力场下铁磁/反铁磁双层膜系统的铁磁共振性质. 物理学报, 2006, 55(2): 897-903. doi: 10.7498/aps.55.897
[16]	郭光华, 张海贝. 化合物HoMn6Sn6的磁晶各向异性及自旋重取向相变研究. 物理学报, 2005, 54(12): 5879-5883. doi: 10.7498/aps.54.5879
[17]	侯碧辉, 刘凤艳, 郭慧群. 磁共振法研究(Fe1-xCox)84Zr3.5Nb 3.5B8Cu1纳米晶薄带的磁各向异性. 物理学报, 2003, 52(10): 2622-2626. doi: 10.7498/aps.52.2622
[18]	王维, 张锡娟, 杨翠红, 成海英. 强磁场下Er2Ga5O12的磁晶各向异性. 物理学报, 2002, 51(12): 2846-2848. doi: 10.7498/aps.51.2846
[19]	王文全, 王建立, 唐宁, 包富泉, 吴光恒, 杨伏明, 金汉民. 3∶29型Gd3(Fe1-xCox)29-yCry化合物的成相与结构. 物理学报, 2001, 50(8): 1534-1539. doi: 10.7498/aps.50.1534
[20]	王文全, 王建立, 唐宁, 包富泉, 吴光恒, 杨伏明, 金汉民. Sm-Co-Ti三元系相关系及某些单相化合物的结构与磁性. 物理学报, 2001, 50(4): 752-757. doi: 10.7498/aps.50.752

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物理学报. 2004, 53(7): 2352-2356.

doi: 10.7498/aps.53.2352.

纳米复合Fe-R-O(R=Hf Nd Dy)薄膜面内铁磁共振研究

1. (1)Department of Physics and Astronomy,University of Delaware,Newark,DE 19716,USA; (2)南京大学物理系，固体微结构物理国家重点实验室，南京 210093

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：10021001）、国家重点基础研究发展规划项目（批准号：2001CB610602）及江苏省自然科学基金（批准号：BK2001203）资助的课题.

收稿日期: 2003-05-28
修回日期: 2003-06-25
刊出日期: 2004-07-15

摘要: 用反应溅射方法制备了FeRO(R=Hf, Nd, Dy) 薄膜，并在400℃时对样品进行退火处理，x射线衍射和电子衍射结果显示纳米量级的Fe晶粒镶嵌在非晶氧化物基质中.用面内铁磁共振技术仔细测量了样品的共振吸收谱，并分析了局域磁化强度Ms与晶粒尺寸的关系.制备态样品呈现出显著的面内单轴各向异性，退火后单轴各向异性显著减弱，取而代之的是较弱的磁晶各向异性.利用公式(ω/γ)2=(Hres+HK)(Hres+HK+4πMs)求出局域磁化强度Ms，它随晶粒尺寸减小而减小，在晶粒尺寸为5nm时仅约为Fe体材料饱和磁化强度的30%.局域磁化强度与根据Fe的体积百分比算出的体磁化强度相比偏小，并与晶粒尺寸的倒数呈线性关系，说明在晶粒表面存在较强的磁矩钉扎效应.

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纳米复合Fe-R-O(R=Hf Nd Dy)薄膜面内铁磁共振研究

In-plane ferromagnetic resonance in nano-composite Fe-R-O（R=Hf Nd Dy）films

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作者及机构信息

(1)Department of Physics and Astronomy,University of Delaware,Newark,DE 19716,USA; (2)南京大学物理系，固体微结构物理国家重点实验室，南京 210093

Authors and contacts

(1)Department of Physics and Astronomy,University of Delaware,Newark,DE 19716,USA; (2)南京大学物理系，固体微结构物理国家重点实验室，南京 210093

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纳米复合Fe-R-O(R=Hf Nd Dy)薄膜面内铁磁共振研究

English Abstract

In-plane ferromagnetic resonance in nano-composite Fe-R-O（R=Hf Nd Dy）films

1.
(1)Department of Physics and Astronomy,University of Delaware,Newark,DE 19716,USA; (2)南京大学物理系，固体微结构物理国家重点实验室，南京 210093

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In-plane ferromagnetic resonance in nano-composite Fe-R-O（R=Hf Nd Dy）films

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作者及机构信息

(1)Department of Physics and Astronomy,University of Delaware,Newark,DE 19716,USA; (2)南京大学物理系，固体微结构物理国家重点实验室，南京 210093

Authors and contacts

(1)Department of Physics and Astronomy,University of Delaware,Newark,DE 19716,USA; (2)南京大学物理系，固体微结构物理国家重点实验室，南京 210093

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纳米复合Fe-R-O(R=Hf Nd Dy)薄膜面内铁磁共振研究

English Abstract

In-plane ferromagnetic resonance in nano-composite Fe-R-O（R=Hf Nd Dy）films

1. (1)Department of Physics and Astronomy,University of Delaware,Newark,DE 19716,USA; (2)南京大学物理系，固体微结构物理国家重点实验室，南京 210093

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