3.4  本章小结 28

4 反铁磁 IrMn 各向异性磁电阻效应的初探 29

4.1  高温下反铁磁 IrMn 的各向异性磁电阻效应 29

4.2  低温下反铁磁 IrMn 的各向异性磁电阻效应 32

4.3  场冷模式对反铁磁 IrMn  各向异性磁电阻效应的影响 36

4.4 薄膜基底对反铁磁 IrMn 各向异性磁电阻效应的影响… 36

4.5  本章小结 38

5 反铁磁 IrMn 各向异性磁电阻效应的进一步研究… 40

5.1 薄膜厚度对反铁磁 IrMn 各向异性磁电阻效应的影响… 40

5.2  反铁磁 IrMn  反常（正常）霍尔效应的研究 43

5.3  本章小结 46

结论 47

致谢 48

参考文献 49

1 引言

二十一世纪是信息技术高速发展的时代，席卷全球的信息科技也给人类的生产 和生活方式带来了深刻的变革。随着半导体工艺与集成电路研究的不断深入与完善， 传统的信息技术升级的空间越来越小，其发展遇到了前所未有的新挑战。自旋电子学， 一门新兴学科，为突破这个技术瓶颈带来了一条新的探索道路。与传统的电子电荷输 运相比，基于电子自旋的器件不仅可以实现高速化，而且耗散更小，这为实现高集成 度、低耗能的电子设备奠定了技术基础，也将显著地促进信息技术新时代的发展。

1．1 自旋电子学

1.1.1 自旋电子学的兴起

电子具有两种属性：电荷和自旋。长期以来，凝聚态物理一直聚焦于电子的电荷 属性，以理解电子的大多数行为。在基于电荷的主流电子器件中，电子的自旋也总是 被忽略[1]。但是，物质的磁性起源于电子的另外一个属性：自旋。随着现代社会对磁 介质高密度存储与读取技术的要求不断提高，电子的自旋属性不断被认知，自旋电子 学（Spintronics）逐渐发展为一门备受瞩目的新兴学科[2]。

自旋电子学最早可追溯至 1988 年由法国科学家 Fert 和德国科学家 Grünberg 分 别独立发现的巨磁电阻（Giant Magnetoresistance, GMR）[3,4]：在铁磁层与非磁性层 交替的薄膜结构中，当铁磁层磁矩平行排列时，材料电阻最小；当铁磁层磁矩反平行 排列时，材料电阻最大。通过改变外磁场，使铁磁层磁矩排列方式发生变化，可以获 得两种不同的电阻状态（如图 1.1 所示）。通过高低阻态的变化，来存储与读取数据。

图 1.1 外磁场作用下 Fe/Cr 多层结构薄膜电阻率的改变[4]

1.1.2 自旋电子学的发展与意义

巨磁电阻的发现，将国际上越来越多研究者的注意力吸引到自旋电子学的研究 上。过去的二十多年里，自旋电子学得到了快速的发展，成果也相当丰富。其部分代 表性的研究进展如以下所述：