Co/CoO双层膜的各向异性磁电阻与交换偏置行为研究

本文系统研究了Co/CoO双层膜的各向异性磁电阻(AMR)与交换偏置行为,并给出了外加微扰场对交换偏置磁锻炼效应恢复程度影响的实验结果.结果表明磁锻炼效应发生后,施加0.15T的倾斜微扰场可致使铁磁畴分裂进而诱导磁锻炼效应的恢复,揭示磁锻炼效应恢复程度与微扰场的角度有紧密关联.在微扰场作用下FM自旋在两个方向分裂,一部分自旋沿微扰场方向,另一部则被冷却场的AFM自旋钉扎住而沿原来方向不变.当微扰场和冷却场夹角大于30°时,FM畴被分裂,磁锻炼效应开始恢复,表明一个磁畴内的铁磁自旋偏离夹角最大为30°,而磁锻炼效应发生后,部分AFM自旋偏离冷却场方向的角度则小于30°,实验结果与相应的理论计算结果一致.此外,恢复程度随微扰场角度的增加而增加,最大恢复程度时角度为90°.同时,磁锻炼效应的恢复增加了交换偏置值,为器件设计提供理论支持,在自旋电子学基础和应用研究方面具有重要的指导意义.     

具有垂直各向异性(Pt/Co)n/FeMn多层膜的交换偏置

采用磁控溅射方法制备了以Pt为缓冲层和保护层的具有垂直各向异性(Pt/Co)n/FeMn多层膜.研究结果表明,多层膜的垂直交换偏置场Hex和反铁磁层厚度的关系与其具有平面各向异性的交换偏置场随反铁磁层厚度变化趋势相近.随着铁磁层调制周期数的增加,垂直交换偏置场Hex相应减小,并且与铁磁层的调制周期数近似成反比关系.(Pt/Co)3/FeMn的垂直交换偏置场Hex已经达到22.3kA/m.为了进一步提高Hex,在Co/FeMn的界面插入Pt层,当Pt层厚度为0.4nm时,Hex达到最大值39.8kA/m.     

退火对IrMn基磁隧道结多层膜热稳定性的影响

采用磁控溅射方法制备了结构为IrMn/CoFe/AlO_x/CoFe的磁性隧道结多层膜,样品置于真空磁场中进行退火处理. 将在不同温度退火的磁隧道结结构多层膜置于负饱和场中等待,研究退火温度对样品热稳定性的影响. 结果表明:退火提高了多层膜反铁磁层的单轴各向异性能,增加了样品的交换偏置;随着负饱和场等待时间的延长,被钉扎层的磁滞回线向正场偏移,交换偏置单调减小,但退火减弱了这种趋势. 关键词： 磁隧道结 交换偏置 磁化反转     

具有垂直各向异性(Pt/Co)n/FeMn多层膜的交换偏置

采用磁控溅射方法制备了以Pt为缓冲层和保护层的具有垂直各向异性(Pt/Co)_n/ FeMn多层膜.研究结果表明，多层膜的垂直交换偏置场H_ex和反铁磁层厚度的关 系与其具有平面各向异性的交换偏置场随反铁磁层厚度变化趋势相近.随着铁磁层调制周期 数的增加，垂直交换偏置场H_ex相应减小，并且与铁磁层的调制周期数近似成反 比关系.(Pt/Co)₃/FeMn的垂直交换偏置场H_ex已经达到22.3kA/m.为 关键词： 交换偏置 垂直各向异性 多层膜     

分子束外延生长Fe/Fe50Mn50双层膜的交换偏置

利用表面磁光克尔效应和铁磁共振对分子束外延生长的Fe/Fe₅₀Mn₅₀双层膜的交换偏置场和矫顽力进行了研究,实验结果表明,当反铁磁层厚度小于55nm时 ,不出现交换偏置,而当大于这一厚度时,出现交换偏置;大约在7nm时,达到极大值.随着 反铁磁层厚度的继续增大,偏置场和矫顽力随Fe₅₀Mn₅₀膜厚的增大 而下降.铁磁共振实验结果表明样品的磁性存在单向各向异性.并对上述结果进行了讨论. 关键词： 分子束外延 50Mn₅₀')" href="#">Fe/Fe₅₀Mn₅₀ 双层膜 交换偏置     

具有条纹磁畴结构的NiFe薄膜的制备与磁各向异性研究

具有条纹磁畴结构的磁性薄膜表现出面内转动磁各向异性,对于解决高频电子器件的方向性问题起着至关重要的作用.本文采用射频磁控溅射的方法,研究了NiFe薄膜的厚度、溅射功率密度、溅射气压等制备工艺参数对条纹磁畴结构、面内静态磁各向异性、面内转动磁各向异性、垂直磁各向异性的影响规律.研究发现,在功率密度15.6 W/cm~2与溅射气压2 mTorr(1 Torr=1.33322×102Pa)下生长的NiFe薄膜,表现出条纹磁畴的临界厚度在250 nm到300 nm之间.厚度为300 nm的薄膜比250 nm薄膜的垂直磁各向异性场增大近一倍,从而磁矩偏离膜面形成条纹磁畴结构,并表现出面内转动磁各向异性.高溅射功率密度可以降低薄膜出现条纹磁畴的临界厚度.在相同功率密度15.6 W/cm~2下生长300 nm的NiFe薄膜,随着溅射气压由2 mTorr增大到9 mTorr,NiFe薄膜的垂直磁各向异性场逐渐由1247.8 Oe(1 Oe=79.5775 A/m)增大到3248.0 Oe,面内转动磁各向异性场由72.5 Oe增大到141.9 Oe,条纹磁畴周期从0.53μm单调减小到0.24μm.NiFe薄膜的断面结构表明柱状晶的形成是表现出条纹磁畴结构的本质原因,高功率密度下低溅射气压有利于柱状晶结构的形成,表现出规整的条纹磁畴结构,高溅射气压会导致柱状晶纤细化,面内转动磁各向异性与面外垂直磁各向异性增强,条纹磁畴结构变得混乱.     

GdFeCo/DyFeCo交换耦合两层薄膜磁化方向转变的研究

用磁控溅射法制备了GdFeCo/DyFeCo交换耦合两层薄膜，对交换耦合两层薄膜变温磁化方向进行了研究.结果表明读出层GdFeCo随温度上升从平面磁化转变成垂直磁化，转变过程中主要受饱和磁矩(M_s)的影响.在GdFeCo的补偿温度附近，读出层的磁化强度近于零，退磁场能减小，并在交换耦合的作用下，使读出层的磁化方向发生转变，制备的交换耦合两层薄膜具有中心孔磁超分辨效应. 关键词： 磁光记录 交换耦合两层薄膜 磁化     

R2Fe14B型永磁材料中第二磁晶各向异性常数对反磁化过程的影响

针对低温下各向同性Pr₂Fe₁₄B永磁材料的最小形核场问题，用数值 计算法和近似解 析解研究了第二磁晶各向异性常数K₂对最小形核场的影响.研究发现，尽管对于 Nd₂ Fe₁₄B永磁材料一级近似的解析解与数值计算结果很接近，但是对于低温下各向 同性P r₂Fe₁₄B永磁材料则至少要用二级近似下的解析解才能与数值计算 结果相接近.用有 关最小形核场的计算结果很好地解释了低温时各向同性Pr₂Fe₁₄B永 磁材料的矫顽力与最小形核场的关系. 关键词： 第二磁晶各向异性常数 形核场 矫顽力     

NiFe/FeMn双层膜的交换耦合

采用平面霍尔效应测量方法，对NiFe/FeMn双层膜的交换耦合进行了研究. 结果表明，在NiFe/FeMn体系中不存在spin-flop模型给出的单轴各向异性场. 而导致交换耦合场可逆与不可逆测量结果之间较大差异的原因是反铁磁颗粒的不稳定性或铁磁层的分畴现象. 关键词： 反铁磁/铁磁双层膜 交换偏置场 可逆与不可逆测量     

Co/W双层膜的结构和磁各向异性研究

用直流磁控溅射的方法制备了3个系列含有不同厚度的Co/W的双层膜. 用铁磁共振和振动样品磁强计测量了Co/W双层膜的磁学性质. 用镜面X射线反射和高角X射线衍射表征了样品的结构. Co层的饱和磁化强度随厚度的增加而增大但比六角结构块材Co的饱和磁化强度小. 大的界面粗糙度和核磁共振宽度表明Co/W薄膜中不均匀的Co/W层.     

R2Fe14B型永磁材料中第二磁晶各向异性常数对反磁化过程的影响

针对低温下各向同性Pr2Fe14B永磁材料的最小形核场问题,用数值计算法和近似解析解研究了第二磁晶各向异性常数K2对最小形核场的影响.研究发现,尽管对于Nd2Fe14B永磁材料一级近似的解析解与数值计算结果很接近,但是对于低温下各向同性Pr2Fe14B永磁材料则至少要用二级近似下的解析解才能与数值计算结果相接近.用有关最小形核场的计算结果很好地解释了低温时各向同性Pr2Fe14B永磁材料的矫顽力与最小形核场的关系.     

反铁磁耦合硬磁-软磁-硬磁三层膜体系的不可逆交换弹性反磁化过程

采用一维原子链模型研究了反铁磁耦合的硬磁/软磁/硬磁三层膜体系的反磁化过程. 研究结果表明,当考虑了软磁层的磁晶各向异性能后,软磁层厚度和界面交换耦合强度的改变都有可能导致软磁层的交换弹性反磁化过程由可逆过程转变为不可逆过程. 对软磁层很薄的体系,其反磁化过程是典型的可逆交换弹性反磁化过程. 然而,当软磁层厚度超过某一临界厚度t_c时,反磁化过程转变为不可逆的交换弹性反磁化过程. 软磁-硬磁界面交换耦合强度A_sh对反磁化行为也有很大的影响. 对于软磁层厚度小于临界厚度t_c的体系,也存在一个临界界面交换耦合强度A_sh^c. 当A_sh大于A_sh^c时,软磁层的反磁化过程是可逆的交换弹性反磁化过程;而当A_sh小于A_sh^c时,这一过程变为不可逆. 给出了体系的可逆与不可逆交换弹性反磁化过程随软磁层厚度和界面交换耦合强度变化的磁相图. 同时还研究了偏转场随软磁层厚度的变化关系. 关键词： 反铁磁耦合三层膜 交换弹性反磁化过程 反磁化机理 磁相图     

垂直磁各向异性L10-Mn1.67Ga超薄膜分子束外延生长与磁性研究

具有超强垂直磁各向异性的L1₀-Mn_xGa薄膜由于其与半导体材料结构及工艺的高度兼容性而受到广泛关注, 其超高垂直磁各向异性能和极低的磁阻尼因子预示着L1₀-Mn_xGa薄膜在高热稳定性自旋电子学器件中将发挥重要作用. 而L1₀-Mn_xGa超薄膜对于降低L1₀-Mn_xGa基垂直磁各向异性隧道结中的磁矩翻转临界电流密度有着重要的意义. 本文采用分子束外延的方法, 在半导体GaAs衬底上成功制备出了一系列不同厚度的L1₀-Mn_1.67Ga薄膜, 厚度范围为1-5 nm. 生长过程中反射式高能电子衍射原位检测以及X射线衍射结果均表明了其良好的单晶相. 磁性测量结果表明, 厚度在1 nm以上的L1₀-Mn_1.67Ga薄膜均可以保持垂直磁各向异性特征, 厚度为5 nm的L1₀-Mn_1.67Ga薄膜的垂直磁各向异性能可达到14.7 Merg/cm³. 这些结果为基于L1₀-Mn_1.67Ga的垂直磁各向异性隧道结在自旋转移扭矩驱动的磁随机存储器等低功耗器件的集成及应用提供了重要的实验支持.     

分子束外延生长Fe/Fe_(50)Mn_(50)双层膜的交换偏置

利用表面磁光克尔效应和铁磁共振对分子束外延生长的Fe/Fe50Mn50双层膜的交换偏置场和矫顽力进行了研究,实验结果表明,当反铁磁层厚度小于5.5!nm时,不出现交换偏置,而当大于这一厚度时,出现交换偏置;大约在7!nm时,达到极大值.随着反铁磁层厚度的继续增大,偏置场和矫顽力随Fe50Mn50膜厚的增大而下降.铁磁共振实验结果表明样品的磁性存在单向各向异性.并对上述结果进行了讨论.     

电流焦耳热调控反转型垂直(Co/Pt)n/Co/IrMn纳米多层膜结构的交换偏置效应研究

交换偏置效应影响磁敏传感器中的关键性能参数.在外加磁场辅助下,本文提出一种电流产生的焦耳热调控交换偏置效应的研究方法.通过该方法,系统调控了反转型垂直纳米多层膜结构(Co/Pt)_n/Co/IrMn(简称垂直多层膜结构,n+1是Co层周期数)的面内交换偏置效应,不仅连续改变了交换偏置场H_eb大小,而且实现了H_eb的翻转.在垂直多层膜结构中,如果固定外加磁场H_p(脉冲电流I_DC)后连续改变I_DC(H_p)的大小可以连续调控H_eb的数值;如果固定H_p(I_DC)后同时改变I_DC(H_p)的大小和方向,则在较大I_DC时可实现H_eb的翻转.结果表明,该方法可以用来原位调控磁敏传感器的线性磁场范围和灵敏度等关键性能参数,对磁敏传感器的优化研究具有重要的借鉴意义.