铁磁_反铁磁双层膜中交换偏置

64物理学进展23卷

)+α以表示为HC(tFM)=HC(tFM=∞/tFM,这两

项分别对应于铁磁层本身的内禀矫顽力和增强的

矫顽力[9],增强部分正比于1/tFM。但是,Zhang等

人在CoO/FeNi双层膜中发现矫顽力与1/tFM呈线

性关系,很显然矫顽力的这一依赖关系就不能简单

地理解为界面效应[20]。由于矫顽力与铁磁层及反

铁磁层的生长质量、微结构及界面的缺陷分布密切

相关,所以铁磁/反铁磁双层膜中矫顽力增强的因

素比较复杂,人们对矫顽力增强机理的研究较少。

112　反铁磁层厚度的影响3/2

交换偏置与AFM　Py(0杂[14]。图3给出了FeMn/FeNi厚度的关系

时,小,HE。当反铁磁层厚度小于一临界

值时,HE趋向于零。因为当反铁磁层厚度小于临

界值时,反铁磁层的总各向异性能小于界面交换

能,即Jex≥KAFMtAFM,所以反铁磁中的自旋随着铁

磁层磁化强度的反转而一起转动,磁滞回线没有出

现交换偏置场[21]。由于不同的反铁磁材料具有不

同的各向异性常数,因此不同的双层膜具有不同的

临界值。根据方程Jex=KAFMtAFM,由临界值就可HEHC与

以求出反铁磁材料的单轴各向异性常数

,为测量反图3　Py(7nm)/FeMn中HE和HC与铁磁材料的各向异性常数提供了新的方法。从图3

AFM厚度的关系可以发现,在反铁磁层厚度从大到小的变化过程中

铁磁层的矫顽力出现一峰值。很多实验发现当反铁磁层的厚度小于临界值时,与相应的单层膜相比,铁磁层的矫顽力仍然有增强,此时铁磁层的等效各向异性常数Keff=KAFMtAFM/tFM。交换偏置对反铁磁厚度的依赖关系还与铁磁/反铁磁双层膜的生长顺序有关,一些实验发现如果铁磁层在反铁磁层的上面,交换偏置场随反铁磁层厚度的变化存在一峰值[22]。这里需要注意的是,反铁磁层厚度的变化可能引起铁磁/反铁磁界面形貌结构的变化,从而影响交换偏置的行为。目前,AFM层厚度对交换偏置影响的机理还有待开展更深入的工作。

113　反铁磁层的结构取向对交换偏置的影响

铁磁/反铁磁交换偏置与反铁磁层的晶体取向密切相关。当界面为反铁磁材料的不同晶格平面时,铁磁层的交换偏置场和矫顽力也不同。反铁磁材料的一些原子平面内自旋相互反平行,同一平面内平均净磁矩为零,即构成所谓补偿界面。而在另外一些原子平