铁磁/反铁磁双层膜中的交换偏置场与冷却磁场

【摘要】： 磁性薄膜作为高密度的磁记录介质,近年来一直受到人们的广泛关注。特别是在2007年诺贝尔物理学奖授予发现“巨磁电阻效应”的科学家后,使得作为能产生巨磁电阻效应的磁性多层膜自旋阀结构更成为人们的研究热点。 交换偏置场效应发现于50多年前,是当今硬盘磁头和磁随机存储器基本构件的物理基础之一,其产生机制一直是人们的研究热点。实验上发现,随着冷却场的增大会出现交换偏置场由负向正转变的现象,正交换偏置场的出现为人们理解交换偏置场产生机制提供了一个很好的线索。目前无论从实验上还是理论上都发现,反铁磁性耦合界面是产生正交换偏置场的必要条件。 本文采用铁磁畴壁模型,研究了双层膜系统中不同界面耦合性质下冷却场以及其铁磁层厚度对交换偏置场的影响,通过对这一现象的研究,希望能更深入的理解交换偏置场产生机制,并为其在实践上的应用提供理论指导。其主要研究内容包含以下三部分: 1、在铁磁/反铁磁双层膜中,通过改变界面耦合性质,研究了不同界面性质下冷却场的大小对交换偏置场场的影响。研究表明,随着冷却场的缓慢增大,交换偏置场场变化缓慢。对于反铁磁性耦合界面,交换偏置场一般是正的,但是在冷却场偏离反铁磁易轴角度较大时,会出现交换偏置场由负向正的转变,而对于铁磁性耦合界面,只有负的交换偏置场。 2、在铁磁/反铁磁双层膜中,通过改变界面耦合性质,研究了不同界面性质下冷却场的方向对交换偏置场场的影响。在冷却场逐渐偏离反铁磁易轴的过程中,交换偏置场场变化缓慢,但是在临界角度处会发生突然减小,该临界角与冷却场大小有关,冷却场小,临界角也小。 3、研究了反铁磁性耦合界面下铁磁层的厚度对交换偏置场场的影响。通过研究发现,交换偏置场场h E与铁磁层原子层数N F之间并不仅仅存在h E∝NF?1的关系,在一定原子层数后还会发生由h E∝NF?1向h E∝NF?λ(λ1)的转变,这一现象与冷却场的大小和方向有关。当冷却场角度较小时, N F对h E的影响最大,当冷却场角度较大时,冷却场大小对h E的影响较大。