PDF《一、实验室简介…》

目录

一、 实验室简介…1 1.

实验室概况…1 2.人员组成…2 3.学术委员会…3

二、 科学研究与成果简介…5 1.课题组研究工作进展情况…5 M02:自旋电子学材料、 物理及器件.5 M03:磁性金属氧化物/化合物量子序调控及相关效应研究…12 M04:磁性纳米结构与飞秒磁性…18 M05:新型磁性功能材料的探索和研究…22 M06:多铁性材料与多场耦合效应…24 2.研究课题.26 3.专利情况…28

4 期刊论文与会议论文.29 5.仪器设备…40

三、 研究生培养…42 1.在读研究生情况…42 2.研究生获奖情况…44

四、 学术交流…46 1.学术组织与期刊任职.46 2.对外交流…47

五、 选登文章…50

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一、 实验室简介 1. 实验室概况 磁学国家重点实验室是在

1934 年建立的中国科学院物理研究所近代磁学研究室的基础上逐步 建立的,1951 年正式组建成磁学实验室,1987 年被批准为中国科学院磁学开放实验室,1990 年经 科技部和中国科学院批准成为磁学国家重点实验室. 磁学国家重点实验室以磁性物理的基础研究为导向,以具有重大应用背景的磁性材料为对 象,开展物质的基本磁性、磁输运和宏观量子效应以及磁、电、热、光等效应研究,探讨电子结 构、 表面和界面效应与宏观磁性的内在联系, 探索新的磁性材料和新的人工纳米结构材料与器件. 推动国内外磁学界的合作与交流,培养磁学研究和磁性材料与器件研发等方面人才.

2010 年磁学国家重点实验室设有五个课题组,研究内容分别为:自旋电子学材料、物理和器件;

磁性金属氧化物/化合物量子序调控及相关效应研究;

磁性纳米结构与飞秒磁性;

新型磁性功能材料 的探索和研究;

多铁性材料与多场耦合效应,实验室自建设以来在稀土永磁材料、氧化物 CMR 材料、 磁相变材料、磁性纳米结构与自旋电子学、磁热效应等方面的研究中取得了出色的成绩,得到了一 些国际上开创性和有影响的研究成果. 磁学国家重点实验室拥有一支优秀的研究队伍,现有中科院院士

1 人,研究员

9 人.研究人 员中

1 人获香港求是科技基金会杰出青年学者奖,一个国家杰出青年基金创新团队,4 人获国家 杰出青年科学基金,5 人获中科院 百人计划 .实验室涌现出十多位学术思想活跃、具有创新精 神的中青年学术带头人和科研骨干,他们锐意进取,为实验室带来了新的生机. 磁学国家重点实验室目前拥有目前国际上先进的磁性薄膜制备、磁性测量和磁畴结构表征设备, 包括磁性金属薄膜生长/超高真空变温 SPM 联合系统, 激光分子束外延系统, 大型磁控溅射设备,脉 冲激光沉积系统,浮区熔炼单晶生长炉,提拉法单晶生长炉,快速冷凝设备,磁力显微镜、原子力 显微镜,多功能磁性测量系统,超导量子磁强计,低温强磁场穆斯堡尔谱仪和电子自旋共振波谱仪 等.近年来磁学实验室平均每年在国际学术刊物上发表论文

100 篇左右,承担国家科技部、国家 自然科学基金委员会和中国科学院重大、重点项目多项,多次获国家和省部级自然科学和科技进 步奖.实验室与德国、英国、美国、法国、日本、荷兰等国建立起院级交流合作关系,与其它国 家和地区有着广泛的交流与合作. 磁学国家重点实验室非常重视研究生的培养.通过在理论学习与实际工作中的系统训练,使他 们具有较高的科学素养和较强的科研能力,培养出大量磁学专业的优秀人才,他们中有许多人已 成为国内外科研单位和磁性材料公司的带头人或骨干.

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2、人员组成 实验室主任:沈保根 实验室副主任:成昭华 韩秀峰 课题组长:韩秀峰 孙继荣 成昭华 吴光恒 孙阳 实验室人员:章综韩秀峰 蔡建旺 王守国 魏红祥 刘东屏 胡强孙继荣 沈保根 赵同云 胡凤霞 王志宏 王晶尚大山 胡明孟丽琴 成昭华 张向群 杨海涛 何为吴光恒 陈京兰 王文洪 孙阳尹林闫丽琴 行政秘书:盛楠33.学术委员会 磁学国家重点实验室第六届学术委员会 (2010 年1月-2014 年12 月) 主任: 都有为 副主任: 金晓峰 严纯华 委员(按姓氏笔画排序) : 于荣海 教授北京航空航天大学 王芳卫 研究员 中国科学院物理研究所 王崇愚 教授、院士 清华大学物理系 王鼎盛 研究员、院士 中国科学院物理研究所 王新林 教授北京钢铁研究总院 王震西 研究员、院士 中国科学院三环公司 白海力 教授天津大学 孙阳研究员 中国科学院物理研究所 孙继荣 研究员 中国科学院物理研究所 成昭华 研究员 中国科学院物理研究所 邢定钰 教授、院士 南京大学 闫羽教授吉林大学物理系 严纯华 教授北京大学化学学院 吴光恒 研究员 中国科学院物理研究所 张志东 研究员 中国科学院金属研究所 张怀武 教授成都电子科技大学 张裕恒 教授、院士 中国科学技术大学 李发伸 教授兰州大学物理学院 杨应昌 教授、院士 北京大学物理系 吴光恒 研究员 中国科学院物理研究所 沈保根 研究员 中国科学院物理研究所 陈子瑜 教授 北京航空航天大学 周少雄 研究员 国家非晶微晶合金工程研究中心

4 金晓峰 教授复旦大学物理系 都有为 教授、院士 南京大学物理系 高松教授、院士 北京大学 梅良模 教授山东大学物理系 章综研究员、院士 中国科学院物理研究所 韩秀峰 研究员 中国科学院物理研究所 詹文山 研究员 中国科学院物理研究所 颜世申 教授山东大学 薛德胜 教授兰州大学

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二、科学研究与成果简介 1. 课题组研究工作进展 M02 组 自旋电子学材料、物理和器件 组长:韩秀峰 组员:蔡建旺 王守国 魏红祥 胡强刘东屏 ? 研究方向简介 (1) 磁性隧道结(MTJ)和隧穿磁电阻(TMR)效应相关的材料、物理及其器件设计研究;

(2) 纳米磁 性多层膜和巨磁电阻(GMR) 效应相关的材料、 物理及其器件设计研究;

(3) 半金属、 磁性半导体和有 机复合磁性隧道结的制备和自旋相关输运性质的研究;

(4) 磁性材料的磁性及磁畴结构的磁力和原 子力显微镜研究(MFM/AFM);

(5) 新型反铁磁钉扎材料及铁磁-反铁磁交换耦合相互作用机制的研究;

(6) 高密度垂直磁记录介质材料的制备与研究. ?

2010 年度研究工作进展

2010 年M02 组通过研究一些重要的自旋电子学材料的制备、相关物理问题和器件设计原理, 获得了一些重要阶段性进展和研究成果:(1) 给出一个解析模型可以用来定量计算定量计算单晶 MgO(001)和非晶 Al-O 势垒磁性隧道结在低温及室温下的二阶隧道谱及其峰位位置.计算表明:仅 靠界面处的磁子激发并不能导致隧道谱中峰值的形成,而零偏压附近的峰值来源于磁性杂质散射对 二阶隧道谱的贡献.用我们导出的理论公式,可以很好计算和分析我们在单晶 MgO 和非晶 Al-O 势 垒磁性隧道结中观测到的二阶隧道谱实验曲线的结果 [Phys. Rev. B

82 (2010) 134436];

(2) 观测了全 外延单晶隧道结 Fe(001)/MgO/Fe 中与自旋相关的低偏压隧道谱,利用第一性原理的计算方法结合界 面处氧空位缺陷态仔细讨论了 Fe/MgO/Fe 磁性隧道结上下两个 Fe-MgO 界面结构对其输运性质的影 响[Phys. Rev. B

81 (2010) 064438];

(3) 通过实验和理论分析发现,在具有纳米磁性颗粒膜插层的多 种隧道结中,可以存在一种具有强烈自旋相关的库仑阻塞效应,这种强自旋相关性来源于局域的磁 性颗粒间的磁电阻效应.这种自旋库仑阻塞磁电阻(CBMR)效应,可以比颗粒膜磁电阻效应本身高几 个数量级,是一种具有广泛应用前景的新型磁电阻效应[Phys. Rev. B

81 (2010) 155122];

(4) 利用 Layer Korringa-Kohn-Rostoker 方法 , 对非 对称的 Fe(001)/Mg(001)/MgO(001)/Fe(001) 和对称的Fe(001)/Mg(001)/MgO(001)/Mg(001)/Fe(001)的结构单晶磁性隧道结材料的电子结构和输运性质进行 了第一性原理计算研究.结果表明,在含有非磁性 Mg 插层的隧道结中,只有来源于 Fe 电极的具有 Δ1 对称性的多数自旋电子才能够有效的通过 Mg 层,而其它对称性的电子态都会在通过 Mg 层时大 幅度衰减.所以界面非磁性的 Mg 插入层能够有效的保证 MgO 势垒隧道结中Δ1 对称性的多数自旋 电子隧穿,从而保持了高隧穿磁电阻效应.这一结论,将对发展........