1、隨著電子學器件的不斷升級換代，由于器件尺寸的不斷變小而逼近量子尺度，隧穿造成的漏電與高集成度導致的發(fā)熱效應成為進一步發(fā)展的本質困難。為了應對這一困難，人們開始挖掘電子自旋這一之前在器件研發(fā)中被忽略的物理量的應用潛力，試圖在集成電路中用自旋流代替電子流來進行運算。以自旋的研究與調控為中心發(fā)展出了一個新興的學科:自旋電子學。在自旋電子學研究中，自旋流與電流的相互轉化是最重要的核心問題之一，因為自旋流必須實現電探測，才能與現有的集成電路進行整

2、合。在導體或者半導體中，自旋流會由于存在自旋軌道耦合，通過能帶相關的本征機制、或者散射相關的非本征機制轉化為電流，利用這種效應可以較為簡單地實現自旋流的探測。這種自旋流轉化為電流的現象在鐵磁體中表現為磁矩相關的反?；魻栃?，在非磁系統(tǒng)中表現為反自旋霍爾效應。我在博士期間選擇了鐵磁金屬鈷的單晶薄膜與非磁金屬鉍的多晶薄膜這兩個體系，分別研究了反常霍爾效應與反自旋霍爾效應，具體內容如下:
　　1.通過分子束外延的生長手段，在MgO(00

3、1)襯底的上得到fcc Co(001)單晶薄膜。利用膜厚對薄膜樣品的剩余電阻率進行了連續(xù)調節(jié)，研究了反?；魻栯娮杪逝c縱向電阻的關系。發(fā)現反?；魻栃男袨榕c先前單晶鐵薄膜中的結果類似，確定了本征反?；魻栯妼实臄抵怠?br>　　2.通過分子束外延在MgO(111)上直接生長得到fcc Co(111)單晶薄膜，并對不同厚度的樣品做反常霍爾效應的輸運測量。實驗發(fā)現先前在Fe(001)、Co(0re)體系中發(fā)現并驗證的反?；魻栃獦硕嚷?，在C

4、o(111)體系中只能對[5 K，60 K]溫區(qū)的數據有效描述，在更高溫度區(qū)間內反?；魻栯妼视邢到y(tǒng)性的偏離。這種偏離在越低厚度的樣品中越顯著，而且隨著溫度增加而增加，有可能來源于高溫熱激發(fā)引起的非本征效應。
　　3.在熱氧化生成SiO2表面，通過高真空熱蒸發(fā)制作了鐵鎳/鉍多晶雙層膜。利用微波激發(fā)鐵鎳層的鐵磁共振對鉍層進行自旋注入，同時用導線連接鉍膜測量反自旋霍爾效應。通過改變鉍層的厚度，得到反自旋霍爾效應電流隨著鉍膜增層厚而減小

5、，并不符合理論模型的預期。我們在鐵鎳與鉍之間假設存在一層界面層，基于三層膜模型解析計算了自旋霍爾效應電流的表達式，較好地解釋了實驗數據，并給出一個物理圖像:在鐵鎳/鉍的界面存在一個具有較大自旋霍爾角(-0.07)的界面層，且界面層的自旋霍爾角與鉍的體材料方向相反。
　　4.在實驗室設備搭建中，設計了一臺超高真空腔體，配置有9個蒸發(fā)源窗口，2個光學窗口以及另外一些擴展口，改善實驗室現有設備蒸發(fā)源源數量僅為三個的限制。同時，編寫了一套