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75构[70]。但是,这个模型没有说明在反铁磁界面为补偿面时存在交换偏置的原因。313　随机场模型

从前面的分析可以知道,Mauri的模型只考虑了完全未补偿界面的情形,而且界面本身是理想平整的。但是,补偿反铁磁界面构成的铁磁/反铁磁双层膜也可能存在交换偏置,而且真实界面都不可避免存在粗糙度或缺陷。Malozemoff于1987年提出一种随机场模型来定量解释铁磁/反铁磁双层膜中的交换偏置[18,125～126]。文章作者认为如果反铁磁呈单畴态,那么补偿界面构成的铁磁/反铁磁体系在很大范围内交换作用场的平均效果为零。事实上,由于反铁磁界面存在粗糙度或缺陷,在原子尺度上自旋分布存在不均匀性,因此补偿界面在微观尺度上也产生净磁矩。因为AFM中的未补偿磁矩与之间存在耦合作用,(Ising

铁磁体系中的磁畴结构)。因此,,畴壁的法线方向平行于膜面,éel1960年提出[62]。如图10,。当反铁磁厚度比较小时,,则反铁磁分成许多圆状畴。尽,但是磁畴的尺寸受到AFM层内单轴各向异性KAFM的限制。考虑反铁层内部的交换能、各向异性能及铁磁/反铁磁界面耦合能之间的平衡,可以得到反铁磁层内的磁畴大小,L≈πAFM/KAFM。界面处随机交换能有如下

图10　反铁磁层厚度很薄(a)和很厚(b)时的磁畴结构。当反铁磁厚度很小时,

磁畴结构为正方形。而当反铁磁层厚度很大时,则形成圆状磁畴结构

的表达式,

σ1=±z2a(13)

J是界面耦合系数,a是晶格常数,z

是配位数。随机场理论认为在局部范围内,特别是在小区域范围内将有非零的平均界面能。对于面积为S的单元,其界面能为σ≈(σ1

2N),其中N=(S/a)是单元的自旋数。此时界面平均耦合能密度为

Δσ=πaL

考虑到J=AAFM/a及L≈πAFM/KAFM后,交换场为

HE=(14)Δσ

2MFMtFM=π2MFMtFM(15)

方程(15)给出的结果和Mauri模型中的结果相似。因此,随机场模型给出的交换场与MΟ