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广州升降车出租, 广州升降车, 广州出租升降车 non-local结构测量情况?? 设计的mask图案中,磁性电极的宽度分别是2pm和3pm,两个磁性电极间距也是2,磁光克尔效应测量表明两个电极的矫顽力在10Oe数量级。MOKE测量同时,连接纳米线两端的pad电极,距离铁磁电极15m以上,是一个标准的非局域自旋阀测量结构。ZrTe5纳米线的宽度在 ̄60iini,高度为 ̄700nm,右上角是局倍率显微镜的部分形貌。我们最初的目的是揀测ZrTes纳米线的自旋注入情况,于是,我们镀上氧化镁层生成隧道结,以期实现高效率的自旋注入,进行了氧化物隧道结的检测,测量了从室温到低温的R-T曲线和低温下的I-V曲线,发现I-V曲线是线性的,即铁磁电极和ZrTe5纳米线之间是欧姆接触,氧化物隧道结没有起作用。随后实验中我们增加氧化镁的厚度:tMg〇=3nm,以期实现良好的隨道结。但实验中,把tMg〇=2、3nm增加到5nm,也没能成功地做出氧化物隧道结。这样的情况一方面可能由EBE生长的氧化物薄膜的缺陷造成:刻蚀过后的纳米线表面是粗糙不定的,高低起伏可能大于5个nm,所以不能形成致密的氧化镁层;另一方面也可能由于ZrTe5纳米线高度过高(60nm),金属电极和纳米线的侧面接触,导致氧化镁隧道层不起作用。综上,电学表征的结果显示,铁磁电极和ZrTe5纳米线之间形成的是小电阻( ̄102)的欧姆接触。
ZrTe5纳米线自旋阀器件及其相关表征接下来利用锁相系统进行扫磁场下的电阻测量,x方向加上来回扫描的磁场。为了防止剩磁在低场下有零点漂移,影响到信号的读取,扫场的范围大小为IOOOe。在左侧铁磁电极加上一个电流,Iac锁相测试系统的电流,而丨dc为偏置电流,丨cle能保证铁磁电极处的电子总是单向注入或是抽取,防止交流电流对自旋信号的干扰。其中图内的插图代表着电流流入的方向和电压电测的方向。磁阻变化曲线(MRcurve)呈现磁滞回线状,在正反向扫场时,出现了电阻台阶信号。这可能来自于拓扑Dirac材料ZrTes拓扑表面态的自旋动量锁定的贡献。作为拓扑Dirac材料的Zi_Te5,表面态上的狄拉克费米子自旋方向和动量方向相互锁定,所以传统的铁磁自旋注入就失去作用。为了进一步判断信号的稳定性,我们改变了测试的温度条件,发现电阻台阶信号一直存在。
改变变化偏置电流Ide的方向,电阻台阶的方向不发生改变,由于我们采用的是非局域自旋阀结构,和传统的检测自旋动量锁定的测量结构不同,所以这里改变的电流方向不会使电阻台阶发生变化。这里可能是因为在非局域自旋阀的测量结构中,电压检测回路和电流回路相互隔离。这样设计的本意是为了避免检测自旋注入中的杂散效应(AMR效应,自旋霍尔效应,自旋翻转),而在检测自旋动量锁定时,扩散的电流始终是从左侧铁磁电极注入端,流向右侧检测端。电流方向总是自左而右,因此由拓扑表面态引起的自旋动量锁定也是恒定方向,那么类磁滞回线的信号台阶方向也就一定。进一步进行对比检测,调换电流和电压回路,测得的MR曲线,可以明显地看到,电流注入端和电压检测端的位置发生交换,导致扩散电流的流向反向,电阻台阶信号的方向也发生反向。在non-local这种特殊的测量结构中,扩散电流的方向才能决定检测回路电压信号。
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2local结构测量情况, 长期以来大家都不使用局域(local)结构来检测自旋信号,因为测量信号会包含很多杂散效应比如:AMR效应、隧道AMR效应、反常霍尔效应等,但我们都进行了测量。将电流【=Idc+Iac直接加在铁磁电极两端,同时检测两端的电压信号,结果测到两种不同的信号。测量结构当Idc=±2Iac=0.050时,测得如下图4-7的信号,让偏置电流反向,则电阻台阶也发生反向,但是当我们逐渐增大Idc、Iac,测得两个向下的电阻峰。
ZrTe5纳米线自旋阀器件local测量信号Iac=3|iA, 是加大锁相测量电流到Iac=3pA,温度T=70K时测得的信号。最初我们以为该信号来自于自旋注入。如前文中所及,在传统的自旋注入中,随着磁场的扫描,在矫顽力有差异两个的磁性电极的磁性方向相反时,检测端的铁磁电极会出现电势差,在信号中表现为两个跳变的电阻峰,其中电阻峰的方向和隧道结界面的自旋极化率的符号相关。但是我们质疑该信号为自旋信号的原因也很多:I.对于拓扑Dirac材料ZrTe5,虽然该材料还处于广泛研究当中,但如前文提及,人们现在普遍认为其是狄拉克半金属,存在拓扑表面态。而且我们在实验中观测到了随电流反向的来自于自旋动量锁定的电阻台阶。而表面态自旋动量锁定时,自旋注入的电子的任何自旋方向都被固定。那么测量的电压信号,就和两个磁性电极的磁性方向没有关系,正如我们non-local测量结果表明,只存在自旋动量锁定的信号。当然,我们误以为是自旋注入信号的原因也很简单,产生于较大的锁相交流电流,而在non-local结构中,信号产生于铁磁电极注入端产生的扩散电流,而那个电流的数值也是十分小的。由此,我们当时思考一种可能,当注入ZrTe5材料中的电流较小时,电流流通的途径是材料的拓扑表面态,而当电流足够大时,表面态密度有限,荷载能力达到饱和,多出来的电子以材料体态为输运途径。于是就会出现同时检测到自旋动量锁定和自旋注入两种信号的情况。但是接下来我们还是持有质疑。2.第二点质疑来自于自旋注入本身。和传统的金属间欧姆接触不同,金属和半导体之间,存在电导失配的问题,因此金属和半导体之间的自旋注入极为困难,那么制作界面良好的氧化物隧道结,对于成功的自旋注入来说是必不可少的条件。虽然拓扑Dirac材料ZrTe5表面呈金属性,能和大部分金属电极直接形成欧姆接触,但我们不认为local测量模式下,如此显著的信号可以来自于表面间直接的金属接触表明,氧化镁薄膜没有起到作用,没有形成隧道结),而且在升温中,我们测到了直到室温(T=300K)的信号。其中实验中我们改变了氧化镁的厚度,tMg0=3nm,增加氧化镁的厚度以期实现良好的隧道结,但实验中,把tMg〇=2、3nm增加到5nm,也没能成功地做出氧化物隧道结。
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