1、坡莫合金Py(Py=Ni80Fe20)作為重要的軟磁材料，具有低矯頑力、低磁各向異性、低阻尼因子等特點，廣泛的應用于自旋電子學的研究中。而過渡重金屬元素鉑(Pt)，銀(Ag)，金(Au)具有較大的自旋軌道(L-S)耦合作用，可以通過與Py的摻雜，修飾或影響自旋電子學器件的磁學性質。因此，本論文以坡莫合金-重金屬摻雜薄膜為主要研究對象，系統(tǒng)地研究了不同摻雜濃度的Py100-xMx薄膜(M=Pt，Ag，Au)和Py100-x-yPtxAgy

2、薄膜的磁動力學性質的調控以及采用以上薄膜制備的自旋霍爾振蕩器件的微波傳輸性質。主要研究結果包括以下幾個方面:
　　1.一元摻雜Py100-xMx合金薄膜(M=Pt，Ag，Au)的磁動力學參數(shù)隨摻雜濃度和摻雜元素的變化。
　　系統(tǒng)研究了Py100-xMx薄膜的磁靜態(tài)、動態(tài)性質，研究發(fā)現(xiàn):(1)Py100-xAgx或Py100-xAux系列薄膜的阻尼因子隨著摻雜組分的增加而呈現(xiàn)出線性增強趨勢，而Py100-xPtx系列薄膜呈現(xiàn)出

3、一個二次平方的關系行為。和摻雜元素Ag和Au相比，當Py摻雜進Pt時，Pt對阻尼因子有最大的影響，Py70Pt30薄膜的阻尼因子α=0.035是純Py單層薄膜阻尼因子的4.5倍大。另一方面，Py100-xAgx薄膜的阻尼因子幾乎和摻雜的Ag濃度變化不相關;(2)Py100-xMx薄膜的飽和磁化強度Ms隨著摻雜濃度的增加而顯示了一個二次元方程的遞減關系趨勢，減小最快的是Au而減少最慢的是Pt;(3)Py100-xMx薄膜的交換勁度系數(shù)A隨

4、著摻雜濃度的增加而呈現(xiàn)出線性遞減的趨勢，其中Py100-xAgx和Py100-xAux薄膜的A下降的相對較快。該動力學參數(shù)的實驗趨勢與DFT理論計算的結果一致符合。
　　通過變溫鐵磁共振儀研究了不同摻雜金屬及濃度對Py100-xMx薄膜磁性的溫度依賴關系的變化影響。實驗發(fā)現(xiàn)Py100-xMx薄膜的阻尼因子隨著溫度的增加而增加，其中Py70Au30的增幅最大。通過自旋駐波模式的頻率依賴性能夠得到自旋波常數(shù)D，D的溫度依賴性能夠通過T

5、2定律描述，顯示了薄膜材料中顯著的電子的巡游特性。同時對Ms的溫度依賴性進行了測量和擬合，并通過Bloch定律估算了自旋波常數(shù)D，比較兩種擬合方法研究了Py100-xMx磁性薄膜的可能內在激發(fā)機制。
　　2.二元摻雜Py100-x-yPtxAgy薄膜，定義三維的參數(shù)空間，在一定的范圍內調控其Ms，α和A獨立變化。
　　為了獨立調控坡莫合金的磁性，成功設計了合金薄膜系統(tǒng)Py100-x-yPtAgy，通過調制Pt和Ag的摻雜組分

6、，保持飽和磁化強度Ms不變，提高阻尼因子的設想。成功的制備了厚度為100nm的Py100-x-yPtxAgy薄膜，實現(xiàn)了平均飽和磁化強度保持為μ0Ms=0.724±0.014T，而阻尼因子隨著Pt組分的增加而有接近4倍的增長。
　　3.Py100-x-yPtxAgy/Pt-SHNO器件-單納米壓縮結構。
　　以二元摻雜的Py100-x-yPtxAgy薄膜為基礎，設計和制備了Py84Ag16/Pt(S01)，Py77.5Pt1

7、0Ag12.5/Pt(S02)，Py75Pt15Ag10/Pt(S03)，Py73Pt19Ag8/Pt(S04)雙層薄膜，該系列薄膜的飽和磁化強度μ0Meff=(0.617±-0.034)T，阻尼因子的可調控范圍為1-3倍左右。在上述薄膜基礎上，成功的制備了單納米壓縮結構的SHNOs器件，壓縮結構具有相同寬度150nm。研究發(fā)現(xiàn)，在同一磁場0.5T下，固定磁場掃電流IDC，(1)不斷增加的阻尼因子不會改變器件所激發(fā)自振蕩模式的電流-頻率

8、依賴關系;(2)在自振蕩行為發(fā)生之后，峰寬Δf急劇變窄，且隨著IDC的不斷增加而趨于平穩(wěn)狀態(tài)。低阻尼因子S01器件的最小峰寬Δf～9.6MHz，而其他較高阻尼因子器件具有更小的峰寬，Af～3MHz;(3)SHNOs器件的輸出功率P均隨著IDC的增加而以指數(shù)的形式增加，但是隨著器件阻尼因子的增大，P出現(xiàn)了明顯的下降;(4)自振蕩發(fā)生的臨界電流IthDC幾乎隨著阻尼因子的增大而線性增加。(5)對比分析不同外加磁場與臨界電流IthDC的變化關

9、系，SHNO器件的阻尼因子越小而在越高的外加磁場下，越有利于器件保持激發(fā)自振蕩狀態(tài)。在同一掃描電流3.2mA下，固定電流掃磁場μ0Hex，(1)自振蕩頻率隨著外加磁場的增加而不斷增加，符合面外磁場與振蕩頻率的關系規(guī)律，且由于器件的飽和磁化強度均相同，自振蕩峰頻率與外加掃描磁場的變化關系基本一致;(2)SHNOs器件的輸出功率P與磁場的變化關系相似，首先隨著外加磁場的增加而增大，在中間磁場時達到峰值，最后相對下降，直到沒有自振蕩被觀測到為

10、止。SHNOs器件產生的最大輸出功率隨著阻尼因子的增大而單調遞減;(3)最小峰寬隨著增加的阻尼因子也呈現(xiàn)單調遞減的趨勢。
　　4.Py100-x-yPtxAgy/Pt-SHNO器件-雙納米壓縮結構。
　　在相同的薄膜結構和單納米壓縮器件的基礎上，制備了雙納米壓縮結構的SHNOs器件Py84Ag16/Pt(D01),Py77.5Pt10Ag12.5/Pt(D02),Py75Pt15Ag10/Pt(D03),Py73Pt19Ag

11、8/Pt(D04)。研究了SHNOs器件的性能隨著掃描電流的變化。在同一磁場下，(1)當固定SHNOs器件的雙納米壓縮結構間隔(dcc=300nm)時，隨著阻尼因子的不斷增加，互同步性減弱或消失，輸出功率減弱，峰寬增大。SHNO器件的互同步狀態(tài)的峰寬不但比未同步態(tài)的要小很多，而且互同步狀態(tài)的輸出功率要比兩個單獨未同步態(tài)下的輸出功率之和還要大;(2)當改變雙納米壓縮結構的間距(dcc=300nm，600nm，900nm)來觀察SHNOs器

12、件的互同步狀態(tài)變化時，低阻尼因子的D01器件能夠在間距為300nm和600nm的情況下觀察到互同步狀態(tài)，而稍高阻尼因子的D02器件只能在間距為300nm的情況下觀測到互同步狀態(tài)，對器件D03和D04來說，未在任何間距下觀測到互同步狀態(tài)。
　　5.Py84Ag16/Pt-SHNO器件-多納米壓縮結構。
　　在Py84Ag16/Pt的雙層膜結構上制備一列5個等間距納米壓縮結構的SHNO器件，與雙納米壓縮結構的Py84Ag16/P