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63

图1　Co/CoO系统经场冷后在T程中,FM/AFM双层膜交换偏置提高了[4～6]。另外,它(MRAM)的基本结构。所以在基础研究和应用两个。

实际应用中要求FM/AFM双层膜具有大的交换偏置场、小的矫顽力、高的截止温度及优良的热稳定性。尽管发现这个现象已经半个世纪,但是直到八十年代才真正引起人们的足够重视。世界各国的科学家为此进行了大量的理论和实验研究工作[6～10],我国的一些科研单位也开展了一些有意义的工作[11～13]。

1　交换偏置的基本特征

111　铁磁层厚度的影响

许多的实验和理论研究表明,铁磁/反铁磁双层膜中的交换偏置是一种界面效应[14～19]。如图2所示,对于FM/AFM双层膜,如果反铁磁层厚度固定不变,而且FM层的厚度小于其畴壁的尺寸,交换偏置场将反比于FM层的厚度,即HE∝1/tFM,人们可以根据直线的斜率求出双层膜的交换能Jex。大多数工作发现尽管交换偏置场与1/

tFM成线性关系,但是当1/tFM→0时,HE≠0,这有几种可能性。其一,铁磁层的厚度没有得到准确测量。为了准确得到铁磁/反铁磁系统中交换偏置场与铁磁层厚度的关系,需要实验上对FM层厚度的精确测量,而要做到这一点往往比较困难[17];其二,偏离正比例规律可能是由于在磁化强度反转的过程中铁磁层内形成了平行于界面的畴壁[18];其三,如果FM层太薄而不成连续膜时,这一线性规律可能不再成立[19]。

对于连续的铁磁/反铁磁双层膜,矫顽力总是随着铁磁层厚度的增加而减少。例如,在由FeMn构成的双层膜中,室温下的矫顽力与铁磁层厚度的倒数近似成线性关系,这似乎可以简单地理解为交换偏置的界面特性。Tang等人发现Fe/FePd双层膜中矫顽力可