NiFe-FeMn雙層膜交換偏置效應(yīng)的研究.pdf

1、由于在自旋閥巨磁電阻和隧道結(jié)巨磁電阻器件中的重要應(yīng)用，鐵磁/反鐵磁雙層膜中的交換偏置效應(yīng)得到了廣泛的研究。鐵磁/反鐵磁界面上的交換偏置是個非常復(fù)雜的問題，與反鐵磁、鐵磁層厚度，微觀自旋構(gòu)型有關(guān)。其物理機(jī)制至今仍未完全清楚。在這篇論文中，我們研究了NiFe/FeMn雙層膜的交換偏置效應(yīng)，其中著重研究了交換偏置的角度依賴性。主要內(nèi)容總結(jié)如下:
　　 一NiFe/FeMn雙層膜交換偏置的實(shí)驗(yàn)研究
　　 1.利用磁控濺射儀制備五

2、個系列的NiFe/FeMn雙層膜，進(jìn)行XRD結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果表明FeMn(111)織構(gòu)越好，交換偏置效應(yīng)越強(qiáng)。此外發(fā)現(xiàn)先濺射FeMn層沒有明顯的交換偏置效應(yīng)，XRD圖譜也沒有顯示FeMn(111)衍射峰。
　　 2.通過VSM(振動樣品磁強(qiáng)計)測量樣品的磁滯回線，得到交換偏置場He和矯頑力Hc與鐵磁層及反鐵磁層厚度的關(guān)系（厚度依賴性），符合前人研究的結(jié)果。還測量了外場與單向各向異性軸的夾角從0°逐漸變化到180°時的磁滯回線，得到

3、He、Hc與這個夾角的關(guān)系（角度依賴性）。Hc隨著磁場轉(zhuǎn)離單向各向異性軸而迅速減小，當(dāng)磁場再轉(zhuǎn)到單向各向異性軸負(fù)方向時，又迅速增大。He隨著磁場從單向各向異性軸正向轉(zhuǎn)到負(fù)向，從負(fù)的最大變化到正的最大。He、Hc的角度依賴性也受到FeMn和NiFe層的厚度的影響。二NiFe/FeMn雙層膜交換偏置的理論模擬
　　 1.基于Mauri模型對NiFe/FeMn雙層膜進(jìn)行角度依賴性的模擬。偏置場的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得較好。矯頑力場的

4、模擬結(jié)果顯示出相近的趨勢，但是Hc的模擬值要比實(shí)驗(yàn)結(jié)果更小一點(diǎn)，且隨著外場偏離單向各向異性軸迅速地下降到最小值，而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)則顯示Hc的下降趨勢更為緩慢。
　　 2.模擬出的磁化翻轉(zhuǎn)過程顯示隨著磁場偏離單向各向異性軸，反鐵磁層中形成反鐵磁疇壁?？偰芰恐性黾恿朔磋F磁疇壁能。這個能量使得反鐵磁磁矩有一個很強(qiáng)的趨勢要轉(zhuǎn)回到單向各向異性軸。這個趨勢會通過界面交換作用下傳給鐵磁層界面磁矩。無論是下降支還是上升支過程，這個趨勢在界面交換作用下

5、都促使著鐵磁層界面磁矩的回到單項(xiàng)各向異性的易軸方向，從而降低了矯頑力。計算結(jié)果還顯示單向各向異性使得鐵磁層磁化轉(zhuǎn)動路徑局限于單向各向異性軸正方向所在的這個半圓。這就使得磁化在上升支和下降支中遇到諸如磁性結(jié)構(gòu)、缺陷等方面的影響比較類似，從而大大減弱磁滯效應(yīng)。
　　 3.計算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示NiFe層越厚或者FeMn層越薄，Hc下降得越慢。這是因?yàn)殍F磁層越厚，靜磁能越大，從而鐵磁磁矩翻轉(zhuǎn)所需的能量也就越大。這個時候反鐵磁疇壁通過界面交