铁磁_反铁磁双层膜中交换偏置

　1期周仕明等:铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置71计(VSM)[52,90～91]和超导量子干涉仪(SQUID)[92],表面磁光效应(SMOKE)[14,21,93～94]。由于静磁测量可以直观地给出交换偏置场和矫顽力,可与磁电阻器件的设计直接相联系,还能反映磁化强度的不对称翻转及高场下转动磁滞等现象[72]。静磁测量是研究铁磁/反铁磁双层膜交换偏置最常用的方法,由于高灵敏度和快速测量的特点,表面磁光效应常用来研究交换偏置的热稳定性和磁驰豫[95]。

(2)转矩测量。就是在较高的外场下测量样品在不同方向受到的转矩。通过对测量结果的分析可以确定样品的各向异性,包括单向各向异性。另外,由于外磁场方位角从0°到360°和360°到0°的转矩曲线不重合,或360°转矩积分为零,转矩曲线还能方便地反映出场的转动磁滞[96]。转矩测量是最早用来研究交换偏置的方法之一[1～2,97]。

(3)铁磁共振。在铁磁共振测量中,样品被安装在高频微波腔中,,通过对谱线形状、、磁驰豫方面及薄膜中磁化强度分布等信息[98～106]/,通常人们将外加磁场平行于膜面,。在一定近似条件下,,但是由于铁磁共振和静磁测。为了[102～104]。))/2(4)HE=(Hres(θH=0)-Hres(θH=180°

这里的θH是外场与单向各向异性轴之间的夹角。另外,人们还根据线宽来研究交换偏置。面内共振场的各向同性平移为研究交换偏置中高场磁滞转动等深层次的物理问题提供了重要的信息,但是这方面的实验还需要更多深入的研究工作。由于其高灵敏度的特点,有人发现在铁磁/反铁磁双层膜中界面磁矩的取向和内部不同,为此判定铁磁层内形成了畴壁。

(4)磁电阻。测量薄膜电阻对外磁场大小或方位角的依赖关系,可以得到各向异性的信息。与静磁测量相比,这种方法最大的优点在于它的高灵敏度,特别适合超薄膜。目前主要从两个方面研究交换偏置[72,107～108],包括研究自旋阀的磁电阻效应,FM/AFM双层膜的各向异性磁电阻(anisotropicmagnetoresistance)。

(5)中子衍射。中子衍射是研究材料磁结构的重要方法之一,人们最初用来确定MnO的自旋结构[109]及反铁磁材料的磁有序转变温度[43]。利用中子小角衍射可以得到样品的磁滞回线、交换偏置场和矫顽力,还可以研究磁化强度翻转的机理及磁化翻转的不对称性[69]。通过对小角衍射结果的分析,还可以分析磁化强度沿薄膜生长方向的分布,判断铁磁/反铁磁双层膜中铁磁层和反铁磁层有没有形成畴壁[110～111]。从高角的中子衍射实验可以了解不同磁性层的自旋之间的取向关系。对Fe3O4/CoO和Fe3O4/NiO多层膜的中子衍射研究表明,铁磁和反铁磁的自旋在界面互相垂直,从实验上证明铁磁和反铁磁自旋在界面存在垂直耦合[76,112]。

(6)磁畴观测。磁畴观测是研究磁性材料磁性行为的常用方法之一。由于铁磁/反铁磁双层膜中铁磁层的磁畴结构及磁化翻转机理与相应的单层膜相比有很大不同,研究双层膜的磁畴结构有助于人们更深刻地理解铁磁/反铁磁交换偏置的物理本质。例如,一些实验表明在铁磁/反铁磁双层膜中,磁滞回线的上升支和下降支的成核机理表现出明显