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。     

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     

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     

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     

外应力场下双层铁磁薄膜中的铁磁共振性质

用铁磁共振方法得到了双层铁磁薄膜的色散关系解析表达式.发现共振场依赖于层间耦合强度和应力场.假定层间为反铁磁性耦合，且铁磁层Ａ有较强的平面内各向异性.随着外磁场的增强，铁磁层Ｂ中的磁化强度突然由最初的反平行转为平行，从而导致色散曲线的阶跃，并且发现光学模阶跃幅度比声学模大.随着应力场的增强，Ｂ层中磁化强度反转所需的外磁场减弱.此外，在不同的交换耦合强度和应力场下，光学模共振场对外磁场方向的依赖性较强. 关键词： 双层铁磁薄膜 界面相互作用 应力各向异性场 铁磁共振     

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     

单离子各向异性影响下的一维铁磁链中的孤子

利用行波解法，研究了考虑交换各向异性和单离子各向异性的一维铁磁链，得出椭圆函数波解和孤子解,并讨论了单离子各向异性对椭圆函数波和孤子的影响.研究表明：单离子各向异性对一维铁磁链中椭圆函数波和孤子的激发及其稳定性有显著影响.单离子各向异性不利于易轴铁磁链中椭圆函数波和孤子解的激发，但有利于它们的稳定；而在易平面铁磁链中，单离子各向异性使椭圆函数波和孤子激发变得容易，但不利于它们的稳定.此外，还讨论了单离子各向异性对一维各向同性铁磁链中的孤子激发具有的影响. 关键词： 各向异性 单离子各向异性 孤子 铁磁链     

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     

热效应在电流驱动反铁磁/铁磁交换偏置场翻转中的显著作用

电流驱动的面内交换偏置场翻转具有无需外磁场辅助、抗磁场干扰以及强磁各向异性等优势,受到广泛关注.然而,在纳米级厚度薄膜系统中,反铁磁/铁磁异质结的阻塞温度较低,同时电流脉冲会产生大量的焦耳热,理论上电流热效应对于交换偏置场翻转有着显著作用,但是其作用机制缺乏相关研究和验证.我们制备了一系列反铁磁IrMn厚度不同的Pt/IrMn/Py异质结,系统性地研究了热效应在电流翻转交换偏置场中的作用机制.结果表明,在毫秒级电流脉冲下,焦耳热能够使得器件升温至阻塞温度以上,解除反铁磁/铁磁界面的交换耦合,同时电流产生的奥斯特场和自旋轨道矩能够翻转铁磁磁矩,在降温过程中完成交换偏置场的翻转.并且,在翻转过程中,反铁磁/铁磁异质结的各向异性磁阻曲线呈现与温度相关的两步磁化翻转现象,分析表明该现象起源于交换偏置耦合与铁磁直接交换作用之间的竞争关系.本文的研究结果厘清了热效应在电流驱动交换偏置场翻转过程中的重要作用,有助于推动基于电控交换偏置场的自旋电子器件发展.     

铁磁和反铁磁双层膜中铁磁共振的研究

采用微磁学理论研究了铁磁/反铁磁双层膜中的铁磁共振现象.本模型将铁磁薄层抽象为一个单晶,具有立方磁晶各向异性和单轴磁晶各向异性,而反铁磁层视为厚度趋近于半无穷,且只有单轴磁晶各向异性.推导出了该系统的铁磁共振频率和频率谱宽度的解析式.数值计算表明,铁磁共振模式分两支,取决于立方磁晶各向异性.而界面的交换耦合,是磁易轴具有单向性的起因.     

Theoretical investigation of ferromagnetic resonance in a ferromagnetic thin film with external stress anisotropy

We use the ferromagnetic resonance(FMR)method to study the properties of ferromagnetic thin film,in which external stress anisotropy,fourfold anisotropy and uniaxial anisotropy are considered.The analytical expressions of FMR frequency,linewidth and the imaginary part of magnetic susceptibility are obtained.Our results reveal that the FMR frequency and the imaginary part of magnetic susceptibility are distinctly enhanced,and the frequency linewidth or field linewidth are broadened due to a strong external stress anisotropy field.The hard-axis and easy-axis components of magnetization can be tuned significantly by controlling the intensity and direction of stress and the in-plane uniaxial anisotropy field.     

Tuning stress-induced magnetic anisotropy and high frequency properties of FeCo films deposited on different curvature substrates

It is important to control magnetic anisotropy of ferromagnetic materials. In this work, FeCo thin films are deposited on the curving substrates by electrochemical deposition to adjust the stress-induced magnetic anisotropy. The compressive stress is produced in the as-deposited films after the substrates are flattened. A simplified theoretical model of ferromagnetic resonance is utilized to measure the intrinsic magnetic anisotropy field and saturation magnetization. The results show that the stress-induced magnetic anisotropy and the resonance frequency increase with the increase of substrate curvature. The induced easy axis is perpendicular to the compressive stress direction.     

应力场对多层膜Permalloy/Cu/Co/NiO铁磁共振性质影响的理论研究

采用能量极小原理研究了Permalloy(Py)/Cu/Co/Ni O多层膜结构中层间耦合强度和应力各向异性场对薄膜共振频率的影响,得到共振频率随外磁场强度变化关系式.结果发现外应力场强度和方向对系统共振频率的影响在本文中要强于层间耦合强度和交换各向异性场,外应力场方向对光学模共振频率的影响强于声学模,而外应力场强度对声学模共振频率的影响强于光学模.     

应力场对多层膜Permalloy/Cu/Co/NiO铁磁共振性质影响的理论研究

采用能量极小原理研究了Permalloy(Py)/Cu/Co/NiO多层膜结构中层间耦合强度和应力各向异性场对薄膜共振频率的影响,得到共振频率随外磁场强度变化关系式．结果发现外应力场强度和方向对系统共振频率的影响在本文中要强于层间耦合强度和交换各向异性场．外应力场方向对光学模共振频率的影响强于声学模,而外应力场强度对声学模共振频率的影响强于光学模．     

应力各向异性下耦合三层薄膜铁磁共振

研究铁磁/铁磁/反铁磁三层薄膜中应力各向异性场对共振场的影响.得到系统存在声学和光学两种模,并且随着应力场的增强,在某些区域声学模和光学模共振场均向高值方向移动.此外发现声学模共振场对两铁磁层厚度的依赖较大,对光学模而言,随着两铁磁层厚度的改变,应力各向异性场对其共振场的影响甚微.     

Exchange bias for ferromagnetic/antiferromagnetic bilayers with the uniaxial anisotropy being misaligned with the exchange anisotropy

Using the principle of minimal energy and S-W model, the exchange bias for ferromagnetic/antiferromagnetic bilayers has been investigated when the uniaxial anisotropy is misaligned with the exchange anisotropy. According to the relation between the energy of the bilayer and the orientation of ferromagnetic magnetization, it is found that the bilayer will be in the monostable state or bistable state when the external field is absent in the initial magnetization state. The monostable state or bistable state of the bilayer, which determines the angular dependence of exchange bias directly, is controlled by the competition between the exchange anisotropy and uniaxial anisotropy. When the applied field is parallel to the intrinsic easy axes and intrinsic hard axes, one of the switching fields of the hysteresis loop shows an abrupt change, while the other keep continuous by analyzing the magnetization reversal processes. Consequently, the exchange bias field and the coercivity will show a jump phenomenon. The numerical calculations indicate that both the magnitude and direction of the exchange anisotropy will significantly affect the angular dependence of exchange bias. The jump phenomenon of exchange bias is an intrinsic property of the bilayer, which is dependent on the interfacial exchange-coupling constant, the orientation of the exchange anisotropy, the thickness and uniaxial anisotropy constant of the ferromagnetic layer.     

垂直磁各向异性自旋阀结构中的铁磁共振

本文在理论上研究了垂直磁各向异性自旋阀结构中磁场激发和调节的铁磁共振. 通过线性展开包含自旋转移矩项的Landau-Lifshitz-Gilbert方程,获得了磁场激发和调节的铁磁共振谱. 给出了共振线宽、共振频率和共振磁场随直流电流密度大小和方向以及直流磁场的变化关系. 通过调节直流电流密度的大小和方向,系统的有效阻尼可以达到最小. 关键词： 自旋阀 自旋转移矩 垂直磁各向异性 铁磁共振