鐵磁耦合

鐵磁耦合則是研究兩鐵磁性層的層間耦合。鐵磁性是指相鄰原子3d電子的自旋磁矩夾角為零，即磁矩彼此同向平行排列。相鄰磁性層間有兩種耦合，即鐵磁性耦合和反鐵磁性耦合，且這兩種耦合對多層薄膜的物理性質有很大的影響。

基本介紹

• 中文名：鐵磁耦合
• 外文名：ferromagnetic coupling
• 一級學科：工程技術
• 二級學科：自旋電子學
• 特點：兩鐵磁性層的層間耦合
• 層間耦合：鐵磁性耦合和反鐵磁性耦合

鐵磁耦合簡介

磁性多層材料的層間耦合問題越來越受到人們的關注。在理論和實驗上都發現：相鄰磁性層間有兩種耦合，即鐵磁性耦合和反鐵磁性耦合，且這兩種耦合對多層薄膜的物理性質有很大的影響，例如，當傳導電子在多層材料薄膜中運動時，電阻率隨耦合類型而有很大差別，從而可引起巨磁阻效應，近而利用這些特點，可製成巨磁阻磁頭，為超高密度存儲創造了條件。鐵磁性是指相鄰原子3d電子的自旋磁矩夾角為零，即磁矩彼此同向平行排列；反鐵磁性是指相鄰原子3d電子的自旋磁矩夾角為180度，即磁矩彼此反向平行排列。鐵磁耦合則是研究兩鐵磁性層的層間耦合。

納米多層膜的鐵磁耦合

納米磁性多層膜由於存在低維效應、層間耦合、巨磁電阻效應，因而在磁電阻感測器、磁隨機存儲器以及高靈敏度磁頭材料等方面具有重要的套用價值。自Baibich等在Fe/Cr/Fe三明治結構中發現巨磁電阻效應以來，已有多種納米多層膜結構見諸報導，其中，利用2層磁性薄膜的矯頑力不同產生巨磁電阻效應的納米磁性多層膜膺自旋閥結構，因其結構簡單，不需要易腐蝕的強反鐵磁性材料，因而作為磁隨機存儲器材料得到了廣泛的研究。在贗自旋閥結構中，兩磁性層的層間耦合直接影響巨磁電阻效應，當磁性層材料與結構確定之後，中間層的厚度以及中間層與磁性層的結合狀態將直接影響兩磁性層之間的耦合效應。因此，研究贗自旋閥結構中兩磁性層之間的耦合效應隨中間層厚度的變化規律，將有助於贗自旋閥的研製。

採用洛侖茲電子顯微鏡研究了磁控濺射沉積製備的Cu/Co/Cu/Co納米多層膜磁疇結構隨鐵磁層間耦合效應的變化。Cu中間層厚度較薄時，由於鐵磁層之間的耦合作用，納米多層膜為垂直易磁化，磁疇為磁泡結構，磁泡的平均直徑隨Cu中間層厚度的增加而減小，多層膜矯頑力呈減小趨勢。當Cu中間層厚度大於3nm時，鐵磁層之間的耦合作用減弱，納米多層膜為而內易磁化，磁泡結構的磁疇消失，全部為具有波紋狀的接近180度疇壁的磁疇結構。

鐵磁耦合薄膜中的自旋波

磁性層狀結構材料，如：磁性多層薄膜，磁性與非磁性材料相間構成的薄膜等，由於其在實驗上顯示出許多新的特性和優點，引起了人們的極大興趣，許多人利用自旋波共振，光散射等實驗手段對這些材料的結構、磁性等進行了探討。理論方面，人們從動力學的觀點出發，利用轉移矩陣方法，格林函式和回響函式理論等，對其動力學性質，自旋波譜及色散關係進行了研究.由於多層磁性薄膜系統是由多個均勻子系統通過界面相互作用耦合在一起的複合系統，利用通常方法嚴格求解其低能本徵值問題存在一定困難。有學者提出界面重標度方法可精確求解此類問題，此方法通過引入重標度參數將耦合方程組分解為在各層內獨立的方程組進行精確求解。

考慮表面各向異性場，在非周期性邊界條件下套用界而重參數化方法精確求解了兩層鐵磁耦合薄膜中的低能自旋波本徵值，結果表明：表面各向異性場不會影響薄膜整體的色散關係的變化趨勢，但會影響本徵值及其數口。