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强磁场下Co纳米晶薄膜柱状生长结构演化及磁电性能调控

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控制和提高磁性纳米晶薄膜的电磁性能对实现其在自旋电子器件的应用至关重要。本文研究了强磁场对不同速率下蒸发的Co纳米晶薄膜微观结构、软磁和电输运性能的影响。结果表明：无磁场时Co薄膜为纳米颗粒的无序堆叠结构。施加强磁场后，薄膜的生长结构变成柱状，并且随着蒸发速率的提高，薄膜从柱状晶变成纳米颗粒的柱状堆叠。强磁场诱导了Co薄膜的c轴择优取向并促进c轴沿磁场方向排列。强磁场下Co薄膜生长结构和择优取向的改变导致随着蒸发速率的提高薄膜从面内磁各向异性向各项同性转变。柱状晶组成的Co薄膜（强磁场下）比纳米颗粒堆叠的薄膜（强磁场和无磁场下）具有更高的饱和磁化强度（最大提高77.2%）。强磁场下Co薄膜生长结构的改变导致晶界减少，从而有效降低了薄膜的矫顽力和电阻率（矫顽力和电阻率可分别降低70.6和92.1%）。强磁场下Co薄膜柱状的生长结构还有效诱导和提高了薄膜的面内各向异性磁阻。以上结果表明通过强磁场控制Co纳米晶薄膜的生长结构，可有效控制并提高薄膜的软磁和电输运性能。