鐵磁/反鐵磁雙層膜中交換偏置磁鍛鍊效應研究

《鐵磁/反鐵磁雙層膜中交換偏置磁鍛鍊效應研究》是依託同濟大學，由時鐘擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鐵磁/反鐵磁雙層膜中交換偏置磁鍛鍊效應研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：時鐘
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

研究鐵磁/反鐵磁雙層膜中交換偏置的磁鍛鍊效應，不但有利於深入理解交換偏置的機理，而且可以有效改善自旋閥等自旋電子學器件的熱穩定性。本項目將製備(1)FM(=NiFe,FeCr)/AFM(=IrMn,FeMn,CoO)等面內交換偏置雙層膜；(2)FM(Pt/Co/Pt,Ni/Co/Ni)/AFM(=IrMn,FeMn,CoO)垂直交換偏置雙層膜。以上述體系為研究對象，通過結構表征和磁性測量，研究其交換偏置磁鍛鍊效應。具體開展以下幾個方面工作：（1）選取磁化翻轉方式各異的磁性層，研究磁化翻轉方式對磁鍛鍊效應的影響。（2）通過磁滯回線和轉矩曲線測量，研究產生一類和二類磁鍛鍊效應的物理機制。（3）在各種雙層膜進行研究的基礎上，研究交換偏置場與磁滯回線測量次數之間的一般性規律。（4）改變製備條件和緩衝層的材料和厚度，研究反鐵磁內稟性質以及微結構與界面形貌、測量溫度等對磁鍛鍊效應及其關鍵參數γ的影響。

結題摘要

該項目旨在研究交換偏置雙層膜的磁鍛鍊效應，研究不同磁化翻轉機制對磁鍛鍊效應的影響，發現磁鍛鍊效應與磁滯回線循環測量次數之間的關係，分析磁鍛鍊發生的機制，並獲取抑制磁鍛鍊效應，增強材料熱穩定性的方法。通過實驗製備了NiFe/FeMn和FeCr/IrMn等交換偏置雙層膜，Pt/Co/Pt/IrMn垂直交換偏置多層膜，生長在AAO襯底上的多種交換偏置薄膜，研究了上述體系中在不同溫度時的交換偏置及磁鍛鍊效應。研究發現，1.體系的磁鍛鍊行為與鐵磁層的磁化翻轉模式密切相關。一致轉動磁化翻轉模式可以引起第一類磁鍛鍊效應，疇壁位移磁化翻轉模式引起第二類磁鍛鍊效應。利用轉矩方法，可以人工改變鐵磁層的磁化翻轉模式，從而調控磁鍛鍊的類型。2.在不同孔徑的AAO模板上生長了Pt/Co/Pt/IrMn垂直交換偏置多層膜，發現體系的磁鍛鍊效應隨著孔徑尺寸的減小而減弱，同時還伴隨著交換偏置場的增加。這為調控磁鍛鍊效應的強度給出了一個方法。3.對上述交換偏置薄膜做了上百次的連續磁滯回線測量，詳細分析了上升支和下降支的矯頑場同測量次數之間的關係，提出了一個通用公式以擬合偏置場和矯頑力的變化趨勢，並給出了一個衡量界面反鐵磁剩餘磁矩的參數k。通過比較上升支和下降支的k參數，可以較為直觀的預測磁鍛鍊屬於第一類還是第二類。通過該項目的實施，詳細的研究了交換偏置中的熱點問題——磁鍛鍊效應，分析了溫度、尺寸以及磁化翻轉模式對磁鍛鍊效應的調控作用，並給出了磁鍛鍊效應的通用公式，為提高交換偏置器件、巨磁阻自旋閥器件的熱穩定性打下了基礎。