《交換偏置系統中的不對稱磁化反轉行為和磁鍛鍊效應》是依託揚州大學，由潘靖擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：交換偏置系統中的不對稱磁化反轉行為和磁鍛鍊效應
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：潘靖
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
採用Monte-Carlo方法，通過對鐵磁/反鐵磁雙層膜的交換偏置、矯頑場和磁化特性等的研究，從磁疇結構的形成及其演化上揭示鐵磁/反鐵磁雙層膜中不對稱磁化反轉行為和磁鍛鍊效應的本質。研究由於外加磁場與冷卻場方向的非共線、系統的單軸磁晶各向異性與單向磁晶各向異性之間的競爭等對磁化反轉不對稱性的影響；同時，考察摻入不同的非磁性物質將如何改變冷場誘發的淨磁化的弛豫過程，從而有效地調控系統的磁鍛鍊效應，並翔實地模擬過程中鐵磁、反鐵磁的微觀自旋構型。通過項目的開展，旨在從磁疇結構的形成、演化等微觀形式上探索不對稱磁化反轉的緣由並闡明相關的物理效應的物理機制；以及非磁性物質的摻雜濃度和摻雜方式對鐵磁/反鐵磁雙層膜中的自旋弛豫過程的影響，探究鍛鍊效應產生的根源，為尋找具有大的交換偏置、好的熱穩定性的鐵磁/反鐵磁系統提供十分重要的價值和理論參考。
結題摘要
本項目詳盡研究了鐵磁/反鐵磁體系的磁化反轉行為和磁鍛鍊效應，通過Monte-Carlo和自旋動力學方法的計算，考察外磁場、冷場、非共線各向異性等對磁化反轉的影響，揭示其產生的根源。此外，我們利用Landau-Lifshitz-Gilbert方程，引入不同的鐵磁、反鐵磁能量耗散，模擬磁鍛鍊效應的實驗過程，揭示磁鍛鍊效應的物理機制。典型成果如下： (1)非共線各向異性主要來源於外磁場、磁晶各向異性和鐵磁/反鐵磁界面的交換耦合之間的競爭，而單軸磁晶各向異性和單向磁晶各向異性之間的非共線行為是導致磁滯回線不對稱的直接原因。當外磁場與鐵磁層的單軸磁晶各向異性方向一致時，磁滯回線不依賴於非共線角的變化呈現出對稱性。磁滯回線的不對稱行為總是伴隨著體系磁化反轉的不可逆現象，不對稱性隨外場呈周期變化，而這種周期性與單軸各向異性和單向各向異性是否共線無關。通過磁疇的微觀變化發現，磁疇成核和傳播是不對稱現象的微觀機制。 (2) 通過引入鐵磁和反鐵磁層不同步能量耗散成功獲得了交換偏置鍛鍊效應。計算結果表明在磁鍛鍊過程中，反鐵磁層的能量耗散模式起著關鍵性的作用，比如，當反鐵磁層能量耗散遵循指數定律變化時，交換偏置隨測量次數呈指數變化規律。在磁滯回線測量過程中，下降支矯頑場的偏移比上升支大，並且鐵磁/反鐵磁雙層膜的矯頑場總是比相對應的鐵磁層的大，這些有趣的現象都得到了很好的解釋。 (3) 在交換偏置系統中，由於單向各向異性，本徵能量勢壘是不對稱的。基於Stoner-Wohlfarth模型，我們發現不對稱勢壘引起了四種磁滯回線測量的動力學過程。這些動力學過程具有不同的拓撲行為，通過調節外場方向可以進行控制。通過這種方法，磁滯回線中的矯頑場、交換偏置和不對稱度都可以計算得到。
