外应力场下铁磁/反铁磁双层膜系统的铁磁共振性质

从系统能量出发，采用Smith和Beljers理论方法研究了铁磁/反铁磁双层膜系统在外应力场下的铁磁共振现象.本模型中铁磁薄层具有单轴磁晶各向异性和立方磁晶各向异性，而反铁磁层非常薄因而其能量可忽略.推导出了该系统的铁磁共振频率和频谱宽度的解析式.结果表明：外应力场仅在低磁场下对具有立方磁晶各向异性系统的铁磁共振有影响，且区分弱磁场和强磁场的临界场依赖于外应力场的方向. 关键词： 铁磁/反铁磁双层膜 交换偏置 铁磁共振 应力场     

外应力场下铁磁/反铁磁双层膜系统中的自旋波

采用自由能极小的方法研究了铁磁/反铁磁双层膜系统在外应力场下的一致进动自旋波性质，即铁磁共振现象. 本模型中铁磁层很薄可看成单畴结构，但具有单轴磁晶各向异性和立方磁晶各向异性；而反铁磁层仅具有单轴磁晶各向异性，但其厚度趋于半无穷. 推导出了该系统的铁磁共振频率和频谱宽度的解析式. 结果表明，外应力场和界面交换耦合或反铁磁磁强度仅在弱磁场下对系统的铁磁共振有影响，且系统的铁磁共振行为按磁场强度可分为两支，其区分弱磁场和强磁场的临界场依赖于外应力场的方向. 另一方面，应力场方向的改变可借助于反铁磁层磁畴变化对铁磁层磁晶各向异性轴有影响. 关键词： 铁磁/反铁磁双层膜 界面耦合强度 铁磁共振 应力场     

交换偏置系统中的反铁磁磁化与自旋波

采用自由能变分法研究了铁磁/反铁磁双层膜系统在反铁磁层存在净磁化下的自旋波谱.本模型中铁磁薄层具有单轴磁晶各向异性和立方磁晶各向异性,反铁磁层仅具有单轴磁晶各向异性,但厚度有限,推导出了系统铁磁共振频率的表达式.结果表明：系统的自旋波谱分光学模和声学模两种,其中光学模仅在反铁磁层存在净磁化时得到激发.自旋波谱可按外磁场强度的变化情况分为强弱两支;区分强磁场和弱磁场的临界场依赖于铁磁/反铁磁间的交换作用,反铁磁层的磁化强度以及反铁磁层的厚度等.交换偏置场对光学模的影响明显于声学模,而反铁磁的净磁化和其厚度对系统的影响紧密联系,难以区分.但当反铁磁层净磁化很小可忽略时,系统只存在声学模激发. 关键词： 铁磁/反铁磁双层膜 反铁磁层净磁化 光学模 声学模     

外应力场下铁磁/反铁磁双层膜系统中的交换偏置

采用自由能极小的方法研究了铁磁/反铁磁双层膜系统在外应力场下的交换各向异性.本模型中铁磁层具有单轴磁晶各向异性和立方磁晶各向异性，而反铁磁层仅具有单轴磁晶各向异性，但其厚度趋于半无穷.理论上解析地给出了系统的等效交换偏置和钉扎角(它显示了反铁磁层对铁磁层磁化的钉扎作用)与外应力场之间的关系.数值计算表明：系统的等效交换偏置与外磁场的方向有关，而与其大小无关；然而外应力场的大小和方向均对系统的等效交换偏置有影响，其根源在于外应力场的大小和方向都影响着钉扎角. 关键词： 铁磁/反铁磁双层膜 交换偏置 钉扎角 应力场     

铁磁共振法测磁各向异性

采用铁磁共振方法,研究了铁磁/反铁磁双层膜系统中,因交换耦合以及磁晶各向异性而产生的有效各向异性场.结果表明:被测系统有无交换偏置场以及其正负号性质等均能在共振谱中得到辨析.结果还显示:沿着不同结晶方向施加外磁场,共振场的行为与磁晶各向异性以及铁磁/反铁磁交换耦合作用而诱发的单向各向异性等密切相关.将共振频率的变化看成外磁场(包括其方向和大小)的函数,研究得到了单向各向异性,立方各向异性等对共振频率的影响,并同实验结果做了很好的比较. 关键词： 铁磁/反铁磁双层膜 交换耦合 铁磁共振 单向各向异性     

铁磁球/反铁磁纳米体系磁滞回线的Monte Carlo模拟

利用经典Heisenberg模型和Monte Carlo方法研究外磁场和反铁磁磁晶各向异性、交换相互作用对铁磁球均匀嵌入到反铁磁基体中的铁磁/反铁磁纳米体系磁滞回线的影响.模拟结果显示,外加反向最大磁场不同时,磁滞回线形状不同.当磁场正向增加时,体系的磁化强度会产生一个跃变,但跃变高度与反向场最大值无关.反铁磁磁晶各向异性越大,体系的交换偏置现象越明显,且磁化强度回到饱和值所需的外磁场越大.随着反铁磁基体交换相互作用的增大,在正向和负向磁场区域还可能出现新的磁滞现象.     

铁磁/反铁磁双层薄膜中应力各向异性研究

采用铁磁共振方法,研究了铁磁/反铁磁双层薄膜中交换各向异性和应力各向异性对其物理性质的影响.结果表明,单向各向异性来源于界面交换作用,应力各向异性对材料的磁化难易程度有较大影响.当外磁场方向与应力场方向平行时,应力场的存在将促进该方向的磁化.反之,应力场将会阻碍该方向的磁化.     

一维受限反铁磁光子晶体的性质

采用传输矩阵法计算了一维受限反铁磁光子晶体的带结构和透射比.研究结果表明:除来源于结构周期性的光子带隙外,体系还存在一种频率带隙,与反铁磁材料的共振性质以及受限尺寸有关.适当调节反铁磁各向异性轴的方向和受限尺寸,在反铁磁共振频率处可以出现比大块反铁磁材料的带隙宽约15倍的频率带隙.一定条件下,在大块反铁磁材料带隙的频率区间上,一些电磁波模式是可以在受限光子晶体中传播的.最后分析了几种典型的透射谱,与带结构吻合.     

铁磁/反铁磁双层膜系统中的磁畴动力学行为

比较了铁磁单层膜与铁磁/反铁磁双层膜结构中的磁畴演化行为, 发现由于反铁磁层膜对铁磁层膜的耦合作用使得系统的磁畴壁厚度、 磁畴壁等效质量、磁畴壁移动速度等发生了改变, 系统的矫顽场增强, 并出现了交换偏置场. 文章具体研究了反铁磁层耦合作用下其磁畴壁厚度、 等效质量以及磁畴壁移动速度等与反铁磁层的净磁化、 磁各向异性、界面耦合强度以及温度等的关系; 并研究了其对铁磁/反铁磁双层膜中的交换偏置场、矫顽场的影响. 进而 从磁畴结构的形成及其演化上揭示了铁磁/反铁磁双 层膜中出现交换偏置以及矫顽场增加的物理机制.     

应力各向异性对铁磁/反铁磁双层薄膜磁性质的影响

 采用铁磁共振方法,研究了交换各向异性和应力各向异性对铁磁/反铁磁双层薄膜性质的影响。结果表明：界面交换作用导致单向各向异性,应力各向异性对材料的磁化难易程度有较大影响。在外磁场方向接近应力场方向时,共振频率向高值方向移动,其它区域共振频率则向低值方向移动。对频率线宽而言,接近应力场方向,频率线宽加宽,其它区域频率线宽则变窄。此外,当磁场变化时,应力的存在使得共振频率向低值方向移动,尤其在β＝π方向情况较为复杂,在弱场范围出现了两个区域：即在某磁场范围内,共振频率向高值方向移动,且频率线宽加宽;而其它范围的共振频率（线宽）是向高值方向移动（加宽）还是向低值方向移动（变窄）,取决于外磁场的相对强弱。     

FMR and SMFMR investigation of epitaxial Fe/GaAs(0 0 1) thin films with Si and Ge overlayer

The magnetic anisotropy and magnetoelastic properties of epitaxial iron films prepared by DC magnetron sputtering on single crystal GaAs(0 0 1) substrate and covered with a protective Si or Ge layer have been investigated by means of the ferromagnetic resonance and strain-modulated ferromagnetic resonance. It has been shown that the uniaxial and cubic anisotropy constants as well as two magnetoelastic constants strongly depend on the thickness of the film. The surface components of the cubic anisotropy and magnetoelastic constants have been determined.     

垂直场下磁性薄膜中的铁磁共振现象

将铁磁共振频率看成外磁场的函数, 讨论了垂直场下磁性膜中的铁磁共振现象. 结果显示: 当外磁场平行于膜面, 并考虑磁膜具有垂直磁晶各向异性情形时, 其磁共振频率随外磁场的变化分为高频支和低频支两种情况, 具体的依赖关系取决于磁膜内磁晶的各向异性; 当外磁场垂直于膜面, 其磁共振频率随外磁场的关系仅存在一支, 一般地, 磁共振频率随外磁场的增加单调地非线性减小, 但当立方磁晶各向异性场H_k1 与单轴磁晶各向异性场H_a之比值介于2/3 < H_k1/H_a <1时, 其磁共振频率随外磁场的增加单调增加, 这与相关的实验结果一致. 研究结果表明: 磁薄膜中有无垂直于膜面的磁各向异性可以通过其磁共振谱的测量进行辨析.     

Ferromagnetic resonance in systems with competing uniaxial and cubic anisotropies

We develop a model for ferromagnetic resonance in systems with competing uniaxial and cubic anisotropies. This model applies to (i) magnetic materials with both uniaxial and cubic anisotropies, and (ii) magnetic nanoparticles with effective core and surface anisotropies; We numerically compute the resonance frequency as a function of the field and the resonance field as a function of the direction of the applied field for an arbitrary ratio of cubic-to-uniaxial anisotropy. We also provide some approximate analytical expressions in the case of weak cubic anisotropy. We propose a method that uses these expressions for estimating the uniaxial and cubic anisotropy constants, and for determining the relative orientation of the cubic anisotropy axes with respect to the crystal principle axes. This method is applicable to the analysis of experimental data of resonance type measurements for which we give a worked example of an iron thin film with mixed anisotropy.     

用铁磁共振方法同时测定单晶外延膜的Ku和K1

本文导出了兼具沿晶面法向感生单轴各向异性(K_u)和立方磁晶各向异性(K₁)的任一晶面沿任一方向的薄膜共振场公式,从而提出了同时测定K_u和K₁的一种方法。以(111)晶面为例,给出了具体方法和实验结果。     

Microscopic field in nanocrystalline ferromagnetic metal films and the opportunity for studying it by the μSR method

The relation of the microscopic (local) field in nanocrystalline ferromagnetic metal films to macroscopic characteristics (the external magnetic field, average magnetization, saturation magnetization) is determined for the case where a nanocrystalline ferromagnetic film consists of crystallographically ordered grains separated by disordered regions and where the dimensions of grains along a normal to the film plane are much smaller than those in the film plane. In the case of a strong external field (? ? M), the magnetization direction is determined in grains in the form of oblate ellipsoids for metals with uniaxial or cubic magnetocrystalline anisotropy. Expressions are derived for the spin polarization of an ensemble of rapidly diffusing and nondiffusing muons in nanocrystalline ferromagnetic films. It is shown that experiments with “slow” positive muons make it possible to measure all parameters of such structures and to obtain important information for studying phase transition physics.     

Dependence of the ferromagnetic resonance modes on the coupling strength in exchange-coupled trilayer structures

The dependence of the dispersion relation and the magnetization on the exchange coupling strength was calculated for a system consisting of two ferromagnetic layers exchange-coupled through a nonmagnetic spacer layer. The magnetic layers are characterized by both uniaxial and cubic magnetocrystalline anisotropies. A minimization procedure was developed which allows the resonance modes to be obtained for any magnetic field orientation and strength, as well as for any exchange coupling strength. If the antiparallel coupled film is unsaturated at resonance, the dispersion relation for both acoustic and optic modes could be rather complex, especially when the field is applied in the plane of the film.