铁磁_反铁磁双层膜中交换偏置

文章认为该热剩磁是产生交换偏置的来源。Parkin等人对NiO单层膜及NiO/FeCo双层膜中NiO的磁畴结构进行了研究,结果发现双层膜中NiO的磁畴结构与单层相比,发生了很大的变化[60]。无论是补偿面还是未补偿面,由于在场冷过程中反铁磁表面的自旋结构或磁畴结构出现变化,并由此产生一小的附加磁矩,正是这个附加磁矩产生了交换偏置。尽管这方面的研究有一些报道,但是深入的工作还有待进一步地开展。

118　磁锻炼效应及热稳定性

交换偏置的磁锻炼效应及热稳定性严重影响磁电阻器件的性能,研究交换偏置热稳定性将有助于巨磁电阻器件的设计。另外,对热稳定性的

研究还有助于更深刻地揭示交换偏置的本质。所以,交换

偏置的热稳定性及锻炼效应受到广泛关注[3,61～68]。在

CoO/Co和FeNiMn/FeNi等双层膜中,反铁磁层的Néel温度时,]。

对于,典型结果见图6。令人费解的是

FeNiMn/FeNi双层膜在低温下的磁锻炼效应比高温下要

大。由于测量温度非常低,且远低于反铁磁的Néel温度,

足以排除测量过程中界面扩散的影响。这一现象在多晶

反铁磁构成的体系中比较严重,而在单晶反铁磁构成的n按1/n体系中则很小甚至不存在。

交换偏置的热稳定性,即在低于截止温度的条件下,图6　Py/CoO在室温下上升Hα

和下降支Hβ的转换场随测如果沿与冷却场相反的方向加一外磁场,交换偏置场及矫量次数n按1/n1/2线性变[61]顽力随着磁场施加时间的增加而减少,如果沿冷却场化

平行的方向加一外场,则偏置场和矫顽力都随着时间的增

加而增加。交换偏置的热稳定性与反铁磁层厚度及铁磁层磁化强度等因素密切相关[66]。实验发现交换偏置场随时间t的相对变化,[HE(t=0)-HE(t=∝)]/HE(t=0),随反铁磁层厚度按指数规律变化。反铁磁层的厚度从两个方面影响交换偏置,首先,反铁磁的自旋从一个方向跃迁到相反方向需要克服的势垒高度与反铁磁的厚度呈线性关系;其次,反铁磁层的厚度影响其中晶粒尺寸和截止温度的分布。实验发现随着铁磁层磁化强度的增加,偏置场的衰减程度会减少,这是因为铁磁层的磁化强度影响界面交换能及势垒的高度。研究结果表明热稳定性与铁磁层厚度无关,这是交换偏置界面特性的一个表现。此外,磁驰豫的另一个表现特征就是交换偏置的记忆效应[67～68]。

早在1967年Néel就已经提出一个简单模型来解释交换偏置的磁锻炼和热稳定性现象[62～63],其中考虑了反铁磁层内磁畴之间的相互作用。1972年Fulcomer和Charap在此基础上提出了一个改进的理论模型[64],其直观的物理图象如图7所示。模型认为反铁磁层内晶粒尺寸存在一分布,且不同尺寸的晶粒具有不同的截止温度,因而截止温度也存在一分布。经过场冷后,仍有部分反铁磁晶粒的某一子晶格磁化强度反平行于冷却场的