本發(fā)明涉及自旋電子新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料及其制備方法和用途。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的電子器件由于存在電流焦耳熱，電子器件的小型化和低功耗面領(lǐng)著嚴(yán)峻的瓶頸。電子自旋是電子除電荷之外的另一個(gè)屬性，可被用來傳輸和處理信息，即誕生了自旋電子學(xué)(spintronics)。自旋電子傳輸信息具有極低的功耗，甚至可以完成量子信息的處理和存儲(chǔ)，是構(gòu)建量子信息芯片的理想媒質(zhì)。自旋霍爾效應(yīng)(spinhalleffect)是在自旋軌道耦合作用下，施加橫向電流作用下產(chǎn)生縱向的自旋流的效應(yīng)，自旋流可以不伴隨著電荷的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無耗散過程，使得樣品不產(chǎn)生焦耳熱。相反地，逆自旋霍爾效應(yīng)(inversespinhalleffect)是指自旋流轉(zhuǎn)換為電流的過程，可以用來測(cè)試自旋流的大小。自旋霍爾效應(yīng)的強(qiáng)弱體現(xiàn)為電流與自旋流轉(zhuǎn)換效率的大小，這個(gè)轉(zhuǎn)換效率人們用自旋霍爾角(θsh)表示。當(dāng)前，自旋霍爾效應(yīng)研究通常在磁性介質(zhì)/非磁性重金屬異質(zhì)結(jié)體系，然而單一的非磁性重金屬的自旋霍爾效應(yīng)都較弱，最常用的重金屬鉑(pt)自旋霍爾角在0.15左右，最大的自旋霍爾角重金屬材料是銅鉍(cubi)合金，可達(dá)0.24。然而，都無法滿足獲得更強(qiáng)自旋霍爾效應(yīng)的材料緊迫需求，有人在拓?fù)浣^緣體材料中獲得了大于1的自旋霍爾角材料，但是該材料生長(zhǎng)工藝十分復(fù)雜，通常需要超高真空的分子束外延系統(tǒng)制備，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的制備和應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料及其制備方法和用途，以在提高材料自旋霍爾角的前提下降低材料的生產(chǎn)成本。

第一方面，本發(fā)明提供的一種巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料，該材料包括

鐵磁性基片，

和利用物理氣相沉積技術(shù)處理在所述鐵磁性基片表面的納米厚度的鉍鉑合金薄膜，所述鉍鉑合金薄膜的組分為bixpt100-x，且x＝2-20。也就是說，所述的bixpt100-x薄膜的bi摩爾比組分在2％-20％之間。

該材料的自旋霍爾角度大于0.23。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，鐵磁性基片為釔鐵石榴石(yig)材質(zhì)基片或鎳鐵(nife)材質(zhì)基片。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鉍鉑合金薄膜采用真空磁控濺射生長(zhǎng)的方式處理在所述鐵磁性基片表面。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鉍鉑合金薄膜的厚度為1-50nm。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料包括

鐵磁性基片，所述鐵磁性基片采用釔鐵石榴石(yig)材質(zhì)基片或鎳鐵(nife)材質(zhì)基片；

以及鉍鉑合金薄膜，所述鉍鉑合金薄膜使用鉑金靶材上貼高純鉍金屬薄片或者鉍鉑bixpt100-x靶材的方式控制鉍的含量，采用真空磁控濺射生長(zhǎng)于所述鐵磁性基片表面的納米級(jí)厚度的鉍鉑(bipt)合金薄膜。

通過自旋泵浦產(chǎn)生自旋流并注入到鉍鉑合金薄膜中，測(cè)試反自旋霍爾電壓(vishe)，得到巨自旋霍爾效應(yīng)的鉍鉑合金薄膜。

第二方面，本發(fā)明提供的巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料的制備方法，包括如下步驟：

s1、選擇高純貼鉍的鉑靶材或者鉍鉑合金靶材；

s2、將步驟1中的高純貼鉍的鉑靶材或者鉍鉑合金靶材裝在ls500型磁控濺射設(shè)備腔體靶位；

s3、采用鐵磁性基片作為基底，經(jīng)過丙酮、酒精以及去離子水清洗，用氮?dú)獯蹈?，保證鐵磁性基片表面潔凈；

s4、將步驟3中鐵磁性基片放入ls500型磁控濺射設(shè)備中生長(zhǎng)bixpt100-x合金薄膜。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述高純貼鉍鉑靶材為以高純度(高于99.99％)鉑靶材作為母體，將至少一片高純鉍(高于99.99％)的圓片貼在鉑靶表面的濺射軌道上而制成的靶材，且靶材中bi摩爾比組分在2％-20％之間。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鉍鉑合金靶材為熔融制備高純鉍鉑合金靶材，且鉍鉑合金靶材中bi摩爾比組分在2％-20％之間。

如上所述的，鐵磁性薄基片采用釔鐵石榴石(yig)材質(zhì)基片或鎳鐵(nife)材質(zhì)基片，當(dāng)然也可以采用其他鐵磁性薄基片，不過發(fā)明人經(jīng)過試驗(yàn)，以釔鐵石榴石(yig)材質(zhì)基片或鎳鐵(nife)材質(zhì)基片作為優(yōu)選。

本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s4具體過程為：

(1)在10^-5pa量級(jí)的真空環(huán)境下，以10-30sccm的氬氣流量通入真空室，待氣壓穩(wěn)定后，背底真空度為0.26-0.5pa；

(2)在0.26-0.5pa量級(jí)的氣壓環(huán)境下，打開磁控濺射電源，以20-50w的直流功率進(jìn)行靶材的預(yù)濺射，用氬離子轟擊清洗高純貼鉍鉑靶材或者鉍鉑合金靶材表面；

(3)打開靶材的擋板，等待以0.1轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)有鉍鉑合金薄膜的鐵磁性薄基片，到達(dá)設(shè)定的生長(zhǎng)時(shí)間后，關(guān)閉濺射電源和靶材擋板，得到所述的合金薄膜材料。

第三方面，本發(fā)明提供的巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料，在自旋電子學(xué)、自旋傳感器、量子計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用，應(yīng)用方法不作贅述。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提出一種巨自旋霍爾效應(yīng)的鉍鉑(bixpt100-x)合金薄膜材料及其制備方法，簡(jiǎn)單可行的，所制得的鉍鉑薄膜相對(duì)于純鉑薄膜的自旋霍爾角度顯著增大；本發(fā)明相比純鉑金材料的自旋霍爾效應(yīng)，自旋流的產(chǎn)生效率增加了(具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在具體實(shí)施例中進(jìn)行描述)，同時(shí)降低了材料成本，為巨自旋霍爾材料的制備與研究提供了一種新的方法，在自旋電子學(xué)、自旋傳感器、量子計(jì)算等眾多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所得到的bipt合金薄膜的自旋泵浦效應(yīng)示意圖。

圖2為自旋轉(zhuǎn)矩鐵磁共振(st-fmr)測(cè)試的yig(490nm)/pt(10nm)和yig(490nm)/bi5pt95(10nm)體系的逆自旋霍爾電壓vishe曲線。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一種巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料，該材料包括鐵磁性基片和利用物理氣相沉積技術(shù)處理在所述鐵磁性基片表面的納米厚度的鉍鉑合金薄膜，所述鐵磁性基片采用釔鐵石榴石(yig)材質(zhì)磁性薄膜或鎳鐵(nife)材質(zhì)磁性薄膜，所述鉍鉑合金薄膜的組分為bixpt100-x，且x＝2-20。所述鉍鉑合金薄膜的厚度為1-50nm。通過自旋泵浦產(chǎn)生自旋流并注入到鉍鉑合金薄膜中，測(cè)試反自旋霍爾電壓(vishe)，得到巨自旋霍爾效應(yīng)的鉍鉑合金薄膜，該材料的自旋霍爾角度大于0.23。

本實(shí)施例中，鉍鉑合金薄膜采用真空磁控濺射生長(zhǎng)的方式處理在所述鐵磁性基片表面，具體的制備實(shí)施例如下所述。

實(shí)施例1

巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料的制備方法，包括如下步驟：

s1、選擇高純貼鉍鉑靶材，所述高純貼鉍鉑靶材為以高純度(高于99.99％)鉑靶材作為母體，將一片高純鉍(高于99.99％)的圓片貼在鉑靶表面的濺射軌道上而制成的靶材，且靶材中bi組分在2％；

s2、將步驟1中的高純貼鉍鉑靶材裝在ls500型磁控濺射設(shè)備腔體靶位；

s3、采用鐵磁性基片作為基底，鐵磁性薄基片采用釔鐵石榴石(yig)材質(zhì)基片，經(jīng)過丙酮、酒精以及去離子水清洗，用氮?dú)獯蹈?，保證鐵磁性基片表面潔凈；

s4、將步驟3中鐵磁性基片放入ls500型磁控濺射設(shè)備中生長(zhǎng)bi2pt98合金薄膜，具體過程為：

(1)在10^-5pa量級(jí)的真空環(huán)境下，以10sccm的氬氣流量通入真空室，待氣壓穩(wěn)定后，背底真空度為0.26pa；

(2)在0.26pa量級(jí)的氣壓環(huán)境下，打開磁控濺射電源，以20w的直流功率進(jìn)行靶材的預(yù)濺射，用氬離子轟擊清洗高純貼鉍鉑靶材表面；

(3)打開靶材的擋板，等待以0.1轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)有鉍鉑合金薄膜的鐵磁性薄基片，到達(dá)設(shè)定的生長(zhǎng)時(shí)間后，關(guān)閉濺射電源和靶材擋板，得到所述的合金薄膜材料。

如圖1所示，為本實(shí)施例所得到的合金薄膜材料的自旋泵浦效應(yīng)示意圖，磁性薄膜產(chǎn)生自旋流注入到bipt合金薄膜中，通過逆自旋霍爾效應(yīng)產(chǎn)生逆自旋霍爾電壓，得到合金薄膜材料的自旋霍爾角大小。測(cè)試反自旋霍爾電壓(vishe)約為21.2微伏，得到巨自旋霍爾效應(yīng)的鉍鉑合金薄膜，該材料的自旋霍爾角度為0.24。

實(shí)施例2

巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料的制備方法，包括如下步驟：

s1、選擇高純貼鉍鉑靶材；所述高純貼鉍鉑靶材為以高純度(高于99.99％)鉑靶材作為母體，將2片高純鉍(高于99.99％)的圓片貼在鉑靶表面的濺射軌道上而制成的靶材，且靶材中bi組分在5％；

s2、將步驟1中的高純貼鉍鉑靶材裝在ls500型磁控濺射設(shè)備腔體靶位；

s3、采用鐵磁性基片作為基底，鐵磁性薄基片采用釔鐵石榴石(yig)材質(zhì)基片，經(jīng)過丙酮、酒精以及去離子水清洗，用氮?dú)獯蹈桑ＷC鐵磁性基片表面潔凈；

s4、將步驟3中鐵磁性基片放入ls500型磁控濺射設(shè)備中生長(zhǎng)bi5pt95合金薄膜，具體過程為：

(1)在10^-5pa量級(jí)的真空環(huán)境下，以20sccm的氬氣流量通入真空室，待氣壓穩(wěn)定后，背底真空度為0.35pa；

(2)在0.35pa量級(jí)的氣壓環(huán)境下，打開磁控濺射電源，以35w的直流功率進(jìn)行靶材的預(yù)濺射，用氬離子轟擊清洗高純貼鉍鉑靶材表面；

(3)打開靶材的擋板，等待以0.1轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)有鉍鉑合金薄膜的鐵磁性薄基片，到達(dá)設(shè)定的生長(zhǎng)時(shí)間后，關(guān)閉濺射電源和靶材擋板，得到所述的合金薄膜材料。

通過自旋泵浦產(chǎn)生自旋流并注入到鉍鉑合金薄膜中，測(cè)試反自旋霍爾電壓(vishe)約為28微伏，得到巨自旋霍爾效應(yīng)的鉍鉑合金薄膜，該材料的自旋霍爾角度為0.32。

實(shí)施例3

巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料的制備方法，包括如下步驟：

s1、選擇高純貼鉍鉑靶材，所述高純貼鉍鉑靶材為以高純度(高于99.99％)鉑靶材作為母體，將三片高純鉍(高于99.99％)的圓片貼在鉑靶表面的濺射軌道上而制成的靶材，且靶材中bi組分在8％；

s2、將步驟1中的高純貼鉍鉑靶材裝在ls500型磁控濺射設(shè)備腔體靶位；

s3、采用鐵磁性基片作為基底，鐵磁性薄基片采用釔鐵石榴石(yig)材質(zhì)基片，經(jīng)過丙酮、酒精以及去離子水清洗，用氮?dú)獯蹈桑ＷC鐵磁性基片表面潔凈；

s4、將步驟3中鐵磁性基片放入ls500型磁控濺射設(shè)備中生長(zhǎng)bi8pt92合金薄膜，具體過程為：

(1)在10^-5pa量級(jí)的真空環(huán)境下，以30sccm的氬氣流量通入真空室，待氣壓穩(wěn)定后，背底真空度為0.5pa；

(2)在0.5pa量級(jí)的氣壓環(huán)境下，打開磁控濺射電源，以50w的直流功率進(jìn)行靶材的預(yù)濺射，用氬離子轟擊清洗高純貼鉍鉑靶材表面；

(3)打開靶材的擋板，等待以0.1轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)有鉍鉑合金薄膜的鐵磁性薄基片，到達(dá)設(shè)定的生長(zhǎng)時(shí)間后，關(guān)閉濺射電源和靶材擋板，得到所述的合金薄膜材料。

通過自旋泵浦產(chǎn)生自旋流并注入到鉍鉑合金薄膜中，測(cè)試反自旋霍爾電壓(vishe)約為25.5微伏，得到巨自旋霍爾效應(yīng)的鉍鉑合金薄膜，該材料的自旋霍爾角度為0.29。

實(shí)施例4

巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料的制備方法，包括如下步驟：

s1、選擇高純貼鉍鉑靶材，所述高純貼鉍鉑靶材為以高純度(高于99.99％)鉑靶材作為母體，將4片高純鉍(高于99.99％)的圓片貼在鉑靶表面的濺射軌道上而制成的靶材，且靶材中bi摩爾比組分在12％；

s2、將步驟1中的高純貼鉍鉑靶材裝在ls500型磁控濺射設(shè)備腔體靶位；

s3、采用鐵磁性基片作為基底，鐵磁性薄基片采用鎳鐵(nife)材質(zhì)基片，經(jīng)過丙酮、酒精以及去離子水清洗，用氮?dú)獯蹈?，保證鐵磁性基片表面潔凈；

s4、將步驟3中鐵磁性基片放入ls500型磁控濺射設(shè)備中生長(zhǎng)bi12pt88合金薄膜，具體過程為：

(1)在10^-5pa量級(jí)的真空環(huán)境下，以12sccm的氬氣流量通入真空室，待氣壓穩(wěn)定后，背底真空度為0.30pa；

(2)在0.30pa量級(jí)的氣壓環(huán)境下，打開磁控濺射電源，以25w的直流功率進(jìn)行靶材的預(yù)濺射，用氬離子轟擊清洗高純貼鉍鉑靶材表面；

(3)打開靶材的擋板，等待以0.1轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)有鉍鉑合金薄膜的鐵磁性薄基片，到達(dá)設(shè)定的生長(zhǎng)時(shí)間后，關(guān)閉濺射電源和靶材擋板，得到所述的合金薄膜材料。

通過自旋泵浦產(chǎn)生自旋流并注入到鉍鉑合金薄膜中，測(cè)試反自旋霍爾電壓(vishe)約為24.6微伏，得到巨自旋霍爾效應(yīng)的鉍鉑合金薄膜，該材料的自旋霍爾角度為0.28。

實(shí)施例5

巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料的制備方法，包括如下步驟：

s1、選擇高純貼鉍鉑靶材；所述高純貼鉍鉑靶材為以高純度(高于99.99％)鉑靶材作為母體，將5片高純鉍(高于99.99％)的圓片貼在鉑靶表面的濺射軌道上而制成的靶材，且靶材中bi組分在15％；

s2、將步驟1中的高純貼鉍鉑靶材裝在ls500型磁控濺射設(shè)備腔體靶位；

s3、采用鐵磁性基片作為基底，鐵磁性薄基片采用釔鐵石榴石(yig)材質(zhì)基片，經(jīng)過丙酮、酒精以及去離子水清洗，用氮?dú)獯蹈?，保證鐵磁性基片表面潔凈；

s4、將步驟3中鐵磁性基片放入ls500型磁控濺射設(shè)備中生長(zhǎng)bi15pt85合金薄膜，具體過程為：

(1)在10^-5pa量級(jí)的真空環(huán)境下，以25sccm的氬氣流量通入真空室，待氣壓穩(wěn)定后，背底真空度為0.26pa；

(2)在0.26pa量級(jí)的氣壓環(huán)境下，打開磁控濺射電源，以45w的直流功率進(jìn)行靶材的預(yù)濺射，用氬離子轟擊清洗高純貼鉍鉑靶材表面；

(3)打開靶材的擋板，等待以0.1轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)有鉍鉑合金薄膜的鐵磁性薄基片，到達(dá)設(shè)定的生長(zhǎng)時(shí)間后，關(guān)閉濺射電源和靶材擋板，得到所述的合金薄膜材料。

通過自旋泵浦產(chǎn)生自旋流并注入到鉍鉑合金薄膜中，測(cè)試反自旋霍爾電壓(vishe)約為22.4微伏，得到巨自旋霍爾效應(yīng)的鉍鉑合金薄膜，該材料的自旋霍爾角度為0.25。

實(shí)施例6

巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料的制備方法，包括如下步驟：

s1、選擇高純貼鉍鉑靶材；所述高純貼鉍鉑靶材為以高純度(高于99.99％)鉑靶材作為母體，將6片高純鉍(高于99.99％)的圓片貼在鉑靶表面的濺射軌道上而制成的靶材，且靶材中bi組分在18％；

s2、將步驟1中的高純貼鉍鉑靶材裝在ls500型磁控濺射設(shè)備腔體靶位；

s3、采用鐵磁性基片作為基底，鐵磁性薄基片采用鎳鐵(nife)材質(zhì)基片，經(jīng)過丙酮、酒精以及去離子水清洗，用氮?dú)獯蹈?，保證鐵磁性基片表面潔凈；

s4、將步驟3中鐵磁性基片放入ls500型磁控濺射設(shè)備中生長(zhǎng)bi18pt82合金薄膜，具體過程為：

(1)在10^-5pa量級(jí)的真空環(huán)境下，以10sccm的氬氣流量通入真空室，待氣壓穩(wěn)定后，背底真空度為0.5pa；

(2)在0.5pa量級(jí)的氣壓環(huán)境下，打開磁控濺射電源，以20w的直流功率進(jìn)行靶材的預(yù)濺射，用氬離子轟擊清洗高純貼鉍鉑靶材表面；

(3)打開靶材的擋板，等待以0.1轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)有鉍鉑合金薄膜的鐵磁性薄基片，到達(dá)設(shè)定的生長(zhǎng)時(shí)間后，關(guān)閉濺射電源和靶材擋板，得到所述的合金薄膜材料。

通過自旋泵浦產(chǎn)生自旋流并注入到鉍鉑合金薄膜中，測(cè)試反自旋霍爾電壓(vishe)約為21.3微伏，得到巨自旋霍爾效應(yīng)的鉍鉑合金薄膜，該材料的自旋霍爾角度為0.24。

實(shí)施例7

巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料的制備方法，包括如下步驟：

s1、選擇鉍鉑合金靶材；所述鉍鉑合金靶材為熔融制備高純鉍鉑合金靶材，且鉍鉑合金靶材中bi摩爾比組分為20％；

s2、將步驟1中的鉍鉑合金靶材裝在ls500型磁控濺射設(shè)備腔體靶位；

s3、采用鐵磁性基片作為基底，鐵磁性薄基片采用鎳鐵(nife)材質(zhì)基片，經(jīng)過丙酮、酒精以及去離子水清洗，用氮?dú)獯蹈?，保證鐵磁性基片表面潔凈；

s4、將步驟3中鐵磁性基片放入ls500型磁控濺射設(shè)備中生長(zhǎng)bi20pt80合金薄膜，具體過程為：

(1)在10^-5pa量級(jí)的真空環(huán)境下，以30sccm的氬氣流量通入真空室，待氣壓穩(wěn)定后，背底真空度為0.3pa；

(2)在0.3pa量級(jí)的氣壓環(huán)境下，打開磁控濺射電源，以45w的直流功率進(jìn)行靶材的預(yù)濺射，用氬離子轟擊清洗鉍鉑合金靶材表面；

(3)打開靶材的擋板，等待以0.1轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)有鉍鉑合金薄膜的鐵磁性薄基片，到達(dá)設(shè)定的生長(zhǎng)時(shí)間后，關(guān)閉濺射電源和靶材擋板，得到所述的合金薄膜材料。

通過自旋泵浦產(chǎn)生自旋流并注入到鉍鉑合金薄膜中，測(cè)試反自旋霍爾電壓(vishe)約為20.1微伏，得到巨自旋霍爾效應(yīng)的鉍鉑合金薄膜，該材料的自旋霍爾角度為0.23。

實(shí)施例8

巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料的制備方法，包括如下步驟：

s1、選擇鉍鉑合金靶材；所述鉍鉑合金靶材為熔融制備高純鉍鉑合金靶材，且鉍鉑合金靶材中bi摩爾比組分為2％；

s2、將步驟1中的鉍鉑合金靶材裝在ls500型磁控濺射設(shè)備腔體靶位；

s3、采用鐵磁性基片作為基底，鐵磁性薄基片采用鎳鐵(nife)材質(zhì)基片，經(jīng)過丙酮、酒精以及去離子水清洗，用氮?dú)獯蹈?，保證鐵磁性基片表面潔凈；

s4、將步驟3中鐵磁性基片放入ls500型磁控濺射設(shè)備中生長(zhǎng)bi2pt98合金薄膜，具體過程為：

(1)在10^-5pa量級(jí)的真空環(huán)境下，以30sccm的氬氣流量通入真空室，待氣壓穩(wěn)定后，背底真空度為0.3pa；

(2)在0.3pa量級(jí)的氣壓環(huán)境下，打開磁控濺射電源，以45w的直流功率進(jìn)行靶材的預(yù)濺射，用氬離子轟擊清洗鉍鉑合金靶材表面；

(3)打開靶材的擋板，等待以0.1轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速勻速旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)有鉍鉑合金薄膜的鐵磁性薄基片，到達(dá)設(shè)定的生長(zhǎng)時(shí)間后，關(guān)閉濺射電源和靶材擋板，得到所述的合金薄膜材料。

通過自旋泵浦產(chǎn)生自旋流并注入到鉍鉑合金薄膜中，測(cè)試反自旋霍爾電壓(vishe)約為21.3微伏，得到巨自旋霍爾效應(yīng)的鉍鉑合金薄膜，該材料的自旋霍爾角度為0.24。

對(duì)比例

采用與實(shí)施例2相同的步驟，選擇高純鉑作為靶材，以釔鐵石榴石(yig)材質(zhì)基片作為基片，得到薄膜材料。

使用自旋轉(zhuǎn)矩鐵磁共振(st-fmr)測(cè)試的yig(490nm)/pt(10nm)(對(duì)比例制得的薄膜材料)和yig(490nm)/bi5pt95(10nm)(實(shí)施例制得的合金薄膜材料)體系的逆自旋霍爾電壓vishe曲線；如圖2所示，其中，虛線表示磁性yig薄膜在5ghz微波脈沖激發(fā)下，磁性薄膜的自旋流進(jìn)入10nm厚度的非磁性pt中，產(chǎn)生的逆自旋霍爾電壓，約為18.3微伏；實(shí)線表示磁性yig薄膜在5ghz微波脈沖激發(fā)下，磁性薄膜的自旋流進(jìn)入10nm厚度的非磁性bi5pt95合金薄膜中，產(chǎn)生的逆自旋霍爾電壓，約為28微伏；逆自旋霍爾電壓增加了51％。

實(shí)施例9

巨自旋霍爾效應(yīng)合金薄膜材料，在自旋傳感器中的應(yīng)用，可以作為某些需要巨自旋霍爾效應(yīng)的元件材料使用。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。