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69方向。从图中可以看出,在磁驰豫过程中铁磁层磁化强度的方向起决定作用[65]。当铁磁层的磁化强度平行于冷却场方向,原先未翻转的反铁磁晶粒的子晶格磁化强度将有可能翻转,从而导致交换偏置场增加。反之,如果铁磁层的磁化强度反平行于冷却场方向,将有部分已经翻转反铁磁晶粒的子晶格磁化强度发生翻转,从而导致交换偏置场的减少

。

7α的

,当β=0时,铁磁层的磁化强度平行于单向各向异性易轴的方向,反铁

磁层内晶粒的磁化强度方向将从负方向反转到正的方

向,导致交换偏置场增加(左)。反之,当β=π时,则导致

交换偏置场减少(右)

119　磁滞回线及磁化强度翻转的不对称性

Tang等人对Fe/FePd双层膜的研究发现,两支的转换场随铁磁层厚度及温度的变化呈现不对称性[9]。Fitzsimmons[69

]等人利用极化中子衍射的方法对准外延Fe/MnF2双层膜中的磁化强度不对称翻转进行了研究。当冷却场取某些方向时,磁滞回线的上升和下降支具有不同的磁化翻转机理,一支为磁畴的成核和畴壁位移,另一支为磁化强度的一致转动。Nikitenko等用磁光指示膜技术对FeMn/NiFe(楔形)中磁化强度的翻转机理进行了研究[70]。由于铁磁层的楔形结构,磁化强度翻转的过程依靠单个畴壁的移动来实现。这一特殊的畴结构有利于清楚地观察反向畴的成核及畴壁的运动过程。结果表明在磁滞回线的上升阶段和下降阶段反向畴成核的位置及畴壁运动表现出明显的不对称性。磁化过程的不对称性间接表明反铁磁的自旋参与了铁磁层磁化强度的翻转过程,从而证明了Mauri模型中的假设[71]。在楔形Ο铁磁/反铁磁双层膜中铁磁层具有不对称的磁滞回线,其上升支和下降支的转换场之差ΔH1(+M→-M)和ΔH2(-M→+M)并不相等。当双层膜的平面尺度小至几十微米时,磁滞回线的上升和下降支的不对称性更为严重[72]。人们逐步认识到不对称的磁化翻转机理是交换偏置体系的共性,但是具体的表现形式却取决于铁磁/反铁磁材料及结构。

1110　铁磁和反铁磁自旋非共线排列

通常的理论都假设在铁磁/反铁磁界面,反铁磁的自旋都平行于界面[18,71]。然而,如FeF2(101),FeF2(001)[73],FeMn(111),FeMn(001)[14,25,74]等反铁磁材料平面内自旋并