复杂磁相互作用的磁性多层膜磁特性的研究

【摘要】：由于磁性多层膜在高性能磁性传感器、高密度磁记录介质等领域有广阔的应用前景,近年来对磁性多层膜磁特性的研究引起理论和实验科学家的极大关注。本文主要采用改进的Monte Carlo(MC)数值模拟计算方法和4×4转移矩阵法(TM)来研究具有复杂磁相互作用磁性多层膜的相变、表面、尺寸效应等磁特性。主要内容如下: 1.重点改进和发展了基于平均场理论的转移矩阵法。当考虑具有最近邻及次近邻相互作用的磁性多层膜时,2×2转移矩阵法不再适用,而是在此基础上推广为4×4转移矩阵法。利用此方法可以求出具有不同表面交换耦合常数和磁性层厚度以及具有复杂磁相互作用的磁性多层膜的磁相变。 2.利用Monte Carlo模拟,考虑了具有相互竞争的近邻与次近邻交换作用的Heisenberg面心立方晶格结构、体心立方晶格结构磁性薄膜的磁性质。采用了不同的序参量来描述不同磁有序的相变特征,发现在低温下:(1)对于具有面心立方晶格结构的磁性薄膜,近邻和次近邻的相互竞争将形成四类不同的磁有序。(2)而对于具有体心立方晶格结构的磁性薄膜,近邻和次近邻的相互竞争将形成三类不同的磁有序。计算结果同时表明:磁相变温度的大小也与近邻和次近邻交换耦合的类型及相对大小有关。最后,将MC模拟的结果与4×4转移矩阵法计算的结果进行比较,发现两种方法得到的结果十分吻合。 3.基于Monte Carlo方法和改进的4×4转移矩阵法,重点分析了具有复杂磁相互作用的体心立方晶格结构磁性多层膜的表面和尺寸效应。计算结果表明:系统的相变温度不仅与近邻及次近邻的交换耦合的类型及大小有关,还与表面层交换耦合大小及薄膜层数有关。利用Monte Carlo方法模拟的结果与TM计算结果基本一致,且较好地解释了实验事实。