摘要 研究了通过射频磁控溅射沉积的多铁氧化物 BiFeO3 和金属合金 Fe97Si3 的双层薄膜，以了解跨双层界面的自旋极化电子传输。分析了 BiFeO3 厚度变化对双层薄膜磁性和磁传输性能的影响。已经通过反铁磁 BiFeO3 和铁磁 Fe97Si3 自旋磁矩之间的界面耦合观察到双层薄膜中的感应单向磁各向异性。已发现随着 BiFeO3 膜厚度增加而增加界面粗糙度是在双层界面诱导面内单向各向异性和交换相互作用的调节因素。已经在 30 nm 厚的 BiFeO3 膜中测量了由未补偿的界面自旋密度在室温下产生的高磁矩 ~315 emu/cc。界面处的磁不均匀性产生自旋玻璃状相，负责双层界面处的自旋翻转散射。在 60 nm 厚的 BiFeO3 薄膜中增强的低场磁阻约 30% 归因于随着 BiFeO3 厚度的增加，来自无序界面态的散射加剧。磁介电测量（外加磁场 1 kOe）显示晶粒内电荷载流子的弛豫时间增加了五倍，证实了晶粒间电荷传输由附近晶粒通过交换耦合的磁矩排列主导。在 60 nm 厚的晶粒尺寸增加的薄膜中，磁阻值的高值 ~46% 是由于电荷传输的临界长度增加。观察到的 BiFeO3/Fe97Si3 薄膜的室温磁阻特性对于开发基于多铁性反铁磁的自旋电子器件至关重要。



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