铁磁/反铁磁双层膜中的磁锻炼效应

采用Monte Carlo 方法,研究铁磁/反铁磁双层膜中的磁锻炼效应.结果表明,反铁磁层中冷场诱发的界面净磁化(钉扎效应)的磁弛豫可导致系统中的交换偏置场的磁锻炼效应.进一步研究表明,反铁磁层中掺杂可调控交换偏置场的磁锻炼效应,原因在于反铁磁层中掺杂能有效地改变冷场诱发的净磁化的磁弛豫过程.     

非磁性掺杂下的铁磁/反铁磁系统中的交换偏置和矫顽场

采用Monte Carlo方法,分别讨论了在铁磁/反铁磁双层膜和铁磁/反铁磁单层混合膜中,掺入非磁性物质后,掺杂浓度对交换偏置以及矫顽场的影响.计算结果表明:随着掺杂浓度的增大,双层膜和单层膜交换偏置都有先增大后减小的现象,而其矫顽场则先减小后增大.在相同掺杂浓度下,对随机掺杂和规则掺杂两种不同掺杂方式的结果比较发现:铁磁/反铁磁双层膜中,规则掺杂下产生的交换偏置和矫顽场都得到了增强;对于单层混合膜,随机掺杂下的交换偏置更强,规则掺杂下的矫顽场更大.研究发现对于双层膜规则掺杂可明显地导致其磁滞回线的不对称性,说明铁磁/反铁磁系统中磁滞回线的不对称性与界面自旋微结构密切相关.     

铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置及矫顽场的温度特性研究

讨论了铁磁-反铁磁双层膜中交换偏置和矫顽场随温度变化的关系。在本模型中,温度的依赖性来源于系统态的热激发以及相关磁学参量的温度依赖性。数值结果显示:低温下,交换偏置和矫顽场随温度的升高而减少,但是随着界面的交换耦合的增强或铁磁层各向异性的减少,其交换偏置变得平坦。随着温度的升高,交换偏置减少直至零;而矫顽场却达到峰值后再减为零。这些结果与实验结果定性一致。根据数值计算结果,可以预见软的铁磁层耦合上硬的反铁磁层,在恰当的交换耦合强度下,可构建具有大的交换偏置、小矫顽场;并在某温度区几乎不随温度变化的磁存贮器件.     

铁磁/反铁磁双层膜系统中交换各向异性及其厚度依赖性

研究铁磁/反铁磁双层膜系统中交换偏置场和矫顽场的冷却磁场依赖性.结果表明,随着冷却磁场的增加,交换偏置场由负值向正值转变.在转变点附近,矫顽场有-个特别的增强,并达到最大值.结果同相关实验-致.研究铁磁层和反铁磁层厚度对交换偏置场和矫顽场的影响.发现,正负交换偏置场和矫顽场随着铁磁层厚度的增大而减小,但随反铁磁层厚度的变化关系复杂.在正交换偏置场的情形,随反铁磁层厚度的增大,交换偏置场增强,矫顽场减弱;在负交换偏置场的情形,随反铁磁层厚度的增大,交换偏置场减弱,矫顽场增强.     

铁磁/ 反铁磁双层膜中交换偏置

铁磁/反铁磁交换偏置在巨磁电阻器件中具有重要的应用。引起了物理学及材料学等领域内广大科学家的浓厚兴趣，本文首先阐述了交换偏置的基本性质。然后简述了交换偏置的实验研究方法；最后，着重介绍了几种主要的理论模型。     

铁磁/反铁磁双层膜系统中的交换偏置及矫顽场的温度特性

提出了一个讨论铁磁／反铁磁双层膜中的交换偏置及矫顽场温度特性的物理模型，该模型，假设铁磁层为具有单畴各向异性的单畴膜而反铁磁层由许多相互独立具有多晶各向异性的颗粒组成，其温度依赖性主要来源于系统态的热不稳定，包括反铁磁颗粒易轴取向的热涨落和相关磁学量的温度依赖性等。计算结果表明其交换偏置随温度的增加非线性地减少而其矫顽场在体阻截温度处达极大值，且其体阻截温度随反铁磁颗粒粒径的增加而增加。我们的计算结果和相关实验结果一致，通过本的讨论，我们建议通过铁磁膜耦合上大粒径硬反铁磁颗粒膜可获得高交换偏置、低矫顽场且近独立于温度的相关磁学器件。     

铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置

铁磁 /反铁磁交换偏置在巨磁电阻器件中具有重要的应用 ,引起了物理学及材料学等领域内广大科学家的浓厚兴趣。本文首先阐述了交换偏置的基本性质 ;然后简述了交换偏置的实验研究方法 ;最后 ,着重介绍了几种主要的理论模型。     

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.     

铁磁/反铁磁双层膜中冷却场对交换偏置场的影响

用铁磁畴壁模型研究了非补偿界面铁磁/反铁磁双层膜中冷却场（包括大小及其方向）对交换偏置场h_E的影响.结果表明：当冷却场的方向与反铁磁层磁易轴一致时,h_E大小与冷却场大小无关.当冷却场的方向偏离磁易轴时,h_E的大小随偏离角度的增大有缓慢的改变,但当冷却场的方向偏离到临界角度γ_c处,h_E的大小发生突变,其γ_c的大小随冷却场的增大而增大.特别是当冷却场的偏离角度大于γ_c后,h_E出现由负转正的现象,其转变点还与冷却场的大小有关.另外,h_E与铁磁层原子层数N_F的关系会发生由h_E∝N^-1_F向h_E∝N^-λ_F的转变,其中λ>1.其发生转变的条件与N_F、冷却场大小和方向密切相关. 关键词： 铁磁/反铁磁双层膜 交换偏置 冷却场     

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     

具有分隔层Bi的反铁磁/铁磁双层薄膜间的短程交换耦合

用磁控溅射方法制备了NiFeⅠFeMnBiNiFeⅡ薄膜,研究了反铁磁薄膜FeMn与铁磁薄膜NiFeⅠ及NiFeⅡ间的交换偏置场Hex相对于分隔层Bi厚度的变化.发现随分隔层Bi厚度的增加,FeMn与NiFeⅠ间的交换偏置场Hex1几乎不变,FeMn与NiFeⅡ间的交换偏置场Hex2急剧减小.当Bi的厚度超过06nm时,FeMn与NiFeⅡ之间的交换偏置场从6925下降为0876kA·m-1.x射线光电子能谱(XPS)分析表明,沉积在FeMnNiFeⅡ界面的Bi并没有全部停留在界面处,至少有部分偏聚到Ni 关键词： 交换偏置 分隔层 织构 XPS     

The structure dependence of exchange bias in ferromagnetic/antiferromagnetic bilayers

The structure dependence of exchange bias in ferromagnetic/antiferromagnetic （FM/AF） bilayers has been investigated in detail by extending Slonczewski＇s ＇proximity magnetism＇ idea. Here three important parameters are discussed for FM/AF bilayers, i.e. interracial bilinear exchange coupling J1, interracial biquadratic （spin-flop） exchange coupling J2 and antiferromagnetic layer thickness tAF. The results show that both the occurrence and the variety of the exchange bias strongly depend on the above parameters. More importantly, the small spin-flop exchange coupling may result in an exchange bias without the interracial bilinear exchange coupling. However, in general, the spin-flop exchange coupling cannot result in the exchange bias. The corresponding critical parameters in which the exchange bias will occur or approach saturation are also presented.     

Theoretical investigation of exchange bias

The exchange bias of bilayer magnetic films consisting of ferromagnetic (FM) and antiferromagnetic (AFM) layers in an uncompensated case is studied by use of the many-body Green's function method of quantum statistical theory. The effects of the layer thickness and temperature and the interfacial coupling strength on the exchange bias H_E are investigated. The dependence of the exchange bias H_E on the FM layer thickness and temperature is qualitatively in agreement with experimental results. When temperature varies, both the coercivity H_C and H_E decrease with the temperature increasing. For each FM thickness, there exists a least AFM thickness in which the exchange bias occurs, which is called pinning thickness.     

交换偏置双层膜中的反铁磁自旋结构及其交换各向异性

研究了交换偏置双层膜中界面存在二次以及双二次交换耦合下反铁磁磁矩转动及其交换各向异性.结果表明，其反铁磁膜中的磁矩转动存在可逆“恢复行为”、不可逆“半转动行为”、不可逆“倒转行为”以及不可逆“半倒转行为”四种情形，四种情形的出现强烈地依赖于界面二次、双二次耦合以及反铁磁膜厚度.其中可逆恢复行为情况下，系统出现交换偏置，而不可逆的半转、半倒转以及倒转情形，系统不出现交换偏置.特别地,在界面处仅存在双二次耦合的情形下，其界面双二次耦合常数J₂≤0.1 σ关键词： 反铁磁自旋结构 交换各向异性 界面双二次耦合 交换偏置     

PtMn层厚度对NiFe/PtMn双层膜交换偏置形成及热稳定性的影响

采用磁控溅射的方法制备了一组以(Ni_0.81Fe_0.19)_1-xCr_x作为缓冲层的NiFe/PtMn双层膜样品，研究了NiFe/PtMn双层膜的形成过程和热稳定性.实验表明，Cr成分的不同会引起NiFe/PtMn双层膜中PtMn层晶粒尺寸的不同，使NiFe/PtMn双层膜的交换偏置场与PtMn层厚度之间呈现不同的变化关系.热稳定性实验表明，PtMn晶粒尺寸较大的样品，出现交换偏置现象所需要的临界厚度较小，热稳定性好，这与Mauri的理论模型一致. 关键词： NiFe/PtMn双层膜 交换偏置场 热稳定性     

Exchange bias in ferromagnet/antiferromagnet bilayers

Since the exchange bias （EB） effect was discovered in the Co/CoO core-shell nanoparticles, it has been extensively studied in various ferromagnet （FM）/antiferromagnet （AFM） bilayers due to its crucial role in spintronics devices. In this article, we review the investigation of the EB in our research group. First, we outline basic features of the EB, including the effects of the constituent layer thickness, the microstructure and magnetization of the FM layers, and we also discuss asymmetric magnetization reversal process in wedged-FM/AFM bilayers. Secondly, we discuss the mechanisms of the positive EB and the perpendicular EB. Thirdly, we demonstrate the hysteretic behavior of the angular dependence of the EB and analyze the EB training effect. Finally, we discuss the roles of the rotatable anisotropy in the two phenomena.