外偏场对反铁磁膜静磁表面波能流偏转的影响

该文研究了在最一般情况下反铁磁膜线性静磁表面波的色散关系及上下支静磁表面波存在区间，考察了静磁表面波的色散随外偏置场Ｈ０大小和方向变化的情况。

电磁波经反铁磁膜层透射的多稳特性

分析了有损耗的反铁磁晶体对圆偏振电磁波的非线性磁化响应,得到了非线性磁化率的具体表达式.研究了红外电磁波经反铁磁膜层透射的多稳特性.理论分析表明,多稳效应的阈值主要取决于波的频率、膜厚和入射区域的介质特性,而与出射区域的介电常数无关.膜厚的增加使得功率多稳态的阈值下降、动态区域变小、阶跃值减小.系统的最大透射率为1,最小透射率与频率有关,与膜厚或入射、透射区材料的介电常数无关。

铁磁/反铁磁双层膜系统中交换各向异性及其厚度依赖性

研究铁磁/反铁磁双层膜系统中交换偏置场和矫顽场的冷却磁场依赖性.结果表明,随着冷却磁场的增加,交换偏置场由负值向正值转变.在转变点附近,矫顽场有一个特别的增强,并达到最大值.结果同相关实验一致.研究铁磁层和反铁磁层厚度对交换偏置场和矫顽场的影响.发现,正负交换偏置场和矫顽场随着铁磁层厚度的增大而减小,但随反铁磁层厚度的变化关系复杂.在正交换偏置场的情形,随反铁磁层厚度的增大,交换偏置场增强,矫顽场减弱;在负交换偏置场的情形,随反铁磁层厚度的增大,交换偏置场减弱,矫顽场增强.

外场取向对铁磁/反铁磁双层膜交换偏置的影响

利用斯通纳-沃尔法斯(Stoner-Wohlfarth,SW)模型详细讨论了铁磁/反铁磁双层膜交换偏置对外场取向角的依赖关系。解析推导出转换场和矫顽力的表达式。用两种办法计算了交换偏置场(he)和磁滞回线的半宽度(HWHL),结果分别用(he)s、(HWHL)s和(he)c、(HWHL)c表示。计算表明,(he)s、(HWHL)s和(he)c、(HWHL)c有很大区别,而只有(he)s和(HWHL)s显示出明显的阶跃现象。我们的结果还说明,转换角方程的奇点是阶跃现象的根源。另外,能量曲线的局域极小不是阶跃现象产生的必要条件。

铁磁和反铁磁双层膜中铁磁共振的研究

采用微磁学理论研究了铁磁 /反铁磁双层膜中的铁磁共振现象。本模型将铁磁薄层抽象为一个单晶 ,具有立方磁晶各向异性和单轴磁晶各向异性 ,而反铁磁层视为厚度趋近于半无穷 ,且只有单轴磁晶各向异性。推导出了该系统的铁磁共振频率和频率谱宽度的解析式。数值计算表明 ,铁磁共振模式分两支 ,取决于立方磁晶各向异性。而界面的交换耦合 。

应力各向异性对铁磁/反铁磁双层薄膜磁性质的影响

采用铁磁共振方法,研究了交换各向异性和应力各向异性对铁磁/反铁磁双层薄膜性质的影响。结果表明:界面交换作用导致单向各向异性,应力各向异性对材料的磁化难易程度有较大影响。在外磁场方向接近应力场方向时,共振频率向高值方向移动,其它区域共振频率则向低值方向移动。对频率线宽而言,接近应力场方向,频率线宽加宽,其它区域频率线宽则变窄。此外,当磁场变化时,应力的存在使得共振频率向低值方向移动,尤其在β=π方向情况较为复杂,在弱场范围出现了两个区域:即在某磁场范围内,共振频率向高值方向移动,且频率线宽加宽;而其它范围的共振频率(线宽)是向高值方向移动(加宽)还是向低值方向移动(变窄),取决于外磁场的相对强弱。

反铁磁耦合软磁/硬磁双层膜体系的交换弹性反磁化特性

基于微磁学理论研究了软磁/硬磁反铁磁交换耦合双层结构体系的反磁化特性,利用一维原子链模型模拟了其反磁化过程。研究表明:当考虑了软磁层的磁晶各向异性能后,随着软磁层厚度的增大,交换弹性反磁化过程从可逆过程转变为不可逆过程。存在一个临界的软磁层厚度tc,当软磁层厚度ts<tc时,交换弹性反磁化过程为可逆过程;而当ts>tc时,交换弹性反磁化过程为不可逆过程。形核场Hb随软磁层厚度的变化仅当体系的反磁化过程为可逆的交换弹性反磁化过程时才满足经验公式Hb=Hb0/tsn。

反铁磁耦合双层膜结构体系的磁滞回线相图研究

基于Stoner-Wohlfarth模型研究了非对称型反铁磁耦合三层体系的磁滞特性,得到了不同磁层厚度以及磁参数下发生线性磁相变临界转换场的解析表达式,以及9种可能存在的不同类型易轴磁滞回线.基于磁相变的临界条件获得了非对称反铁磁耦合双层膜体系在k1-k2空间的磁滞回线相图.非对称反铁磁耦合双层膜体系作为磁隧道结的自由层时,相对于单层结构自由层具有更好的热稳定性.

铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置及矫顽场的温度特性研究(英文)

讨论了铁磁 反铁磁双层膜中交换偏置和矫顽场随温度变化的关系。在本模型中 ,温度的依赖性来源于系统态的热激发以及相关磁学参量的温度依赖性。数值结果显示 :低温下 ,交换偏置和矫顽场随温度的升高而减少 ,但是随着界面的交换耦合的增强或铁磁层各向异性的减少 ,其交换偏置变得平坦。随着温度的升高 ,交换偏置减少直至零 ;而矫顽场却达到峰值后再减为零。这些结果与实验结果定性一致。根据数值计算结果 ,可以预见软的铁磁层耦合上硬的反铁磁层 ,在恰当的交换耦合强度下 ,可构建具有大的交换偏置、小矫顽场 ;

外应力场下铁磁/反铁磁双层膜系统的铁磁共振性质

从系统能量出发,采用Smith和Beljers理论方法研究了铁磁/反铁磁双层膜系统在外应力场下的铁磁共振现象.本模型中铁磁薄层具有单轴磁晶各向异性和立方磁晶各向异性,而反铁磁层非常薄因而其能量可忽略.推导出了该系统的铁磁共振频率和频谱宽度的解析式.结果表明:外应力场仅在低磁场下对具有立方磁晶各向异性系统的铁磁共振有影响,且区分弱磁场和强磁场的临界场依赖于外应力场的方向.

外应力场下铁磁/反铁磁双层膜系统中的交换偏置

采用自由能极小的方法研究了铁磁/反铁磁双层膜系统在外应力场下的交换各向异性.本模型中铁磁层具有单轴磁晶各向异性和立方磁晶各向异性,而反铁磁层仅具有单轴磁晶各向异性,但其厚度趋于半无穷.理论上解析地给出了系统的等效交换偏置和钉扎角(它显示了反铁磁层对铁磁层磁化的钉扎作用)与外应力场之间的关系.数值计算表明:系统的等效交换偏置与外磁场的方向有关,而与其大小无关;然而外应力场的大小和方向均对系统的等效交换偏置有影响,其根源在于外应力场的大小和方向都影响着钉扎角.

外应力场下铁磁/反铁磁双层膜系统中的自旋波

采用自由能极小的方法研究了铁磁/反铁磁双层膜系统在外应力场下的一致进动自旋波性质,即铁磁共振现象.本模型中铁磁层很薄可看成单畴结构,但具有单轴磁晶各向异性和立方磁晶各向异性;而反铁磁层仅具有单轴磁晶各向异性,但其厚度趋于半无穷.推导出了该系统的铁磁共振频率和频谱宽度的解析式.结果表明,外应力场和界面交换耦合或反铁磁磁强度仅在弱磁场下对系统的铁磁共振有影响,且系统的铁磁共振行为按磁场强度可分为两支,其区分弱磁场和强磁场的临界场依赖于外应力场的方向.另一方面,应力场方向的改变可借助于反铁磁层磁畴变化对铁磁层磁晶各向异性轴有影响.

反铁磁耦合硬磁-软磁-硬磁三层膜体系的不可逆交换弹性反磁化过程

采用一维原子链模型研究了反铁磁耦合的硬磁/软磁/硬磁三层膜体系的反磁化过程.研究结果表明,当考虑了软磁层的磁晶各向异性能后,软磁层厚度和界面交换耦合强度的改变都有可能导致软磁层的交换弹性反磁化过程由可逆过程转变为不可逆过程.对软磁层很薄的体系,其反磁化过程是典型的可逆交换弹性反磁化过程.然而,当软磁层厚度超过某一临界厚度tc时,反磁化过程转变为不可逆的交换弹性反磁化过程.软磁-硬磁界面交换耦合强度Ash对反磁化行为也有很大的影响.对于软磁层厚度小于临界厚度tc的体系,也存在一个临界界面交换耦合强度Acsh.当Ash大于Asch时,软磁层的反磁化过程是可逆的交换弹性反磁化过程;而当Ash小于Asch时,这一过程变为不可逆.给出了体系的可逆与不可逆交换弹性反磁化过程随软磁层厚度和界面交换耦合强度变化的磁相图.同时还研究了偏转场随软磁层厚度的变化关系.

铁磁/反铁磁双层膜系统中的磁畴动力学行为

比较了铁磁单层膜与铁磁/反铁磁双层膜结构中的磁畴演化行为,发现由于反铁磁层膜对铁磁层膜的耦合作用使得系统的磁畴壁厚度、磁畴壁等效质量、磁畴壁移动速度等发生了改变,系统的矫顽场增强,并出现了交换偏置场.文章具体研究了反铁磁层耦合作用下其磁畴壁厚度、等效质量以及磁畴壁移动速度等与反铁磁层的净磁化、磁各向异性、界面耦合强度以及温度等的关系;并研究了其对铁磁/反铁磁双层膜中的交换偏置场、矫顽场的影响.进而从磁畴结构的形成及其演化上揭示了铁磁/反铁磁双层膜中出现交换偏置以及矫顽场增加的物理机制.

铁磁/反铁磁双层膜中冷却场对交换偏置场的影响

用铁磁畴壁模型研究了非补偿界面铁磁/反铁磁双层膜中冷却场(包括大小及其方向)对交换偏置场hE的影响.结果表明:当冷却场的方向与反铁磁层磁易轴一致时,hE大小与冷却场大小无关.当冷却场的方向偏离磁易轴时,hE的大小随偏离角度的增大有缓慢的改变,但当冷却场的方向偏离到临界角度γc处,hE的大小发生突变,其γc的大小随冷却场的增大而增大.特别是当冷却场的偏离角度大于γc后,hE出现由负转正的现象,其转变点还与冷却场的大小有关.另外,hE与铁磁层原子层数NF的关系会发生由hE∝NF-1向hE∝NF-λ的转变,其中λ>1.其发生转变的条件与NF、冷却场大小和方向密切相关.

铁磁/反铁磁双层膜中的磁化性质与界面微结构

采用Monte Carlo模拟方法,通过反铁磁层中非磁性掺杂方式调节铁磁层与反铁磁层界面微结构,讨论了其界面微结构对体系的磁滞回线的不对称性、交换偏置场及矫顽场的影响。模拟结果显示:在同一掺杂浓度下,体系的磁滞回线的不对称性及交换偏置场强烈地依赖于掺杂方式,但矫顽场几乎不受影响,其相应的温度特性亦依赖于掺杂方式。它表明铁磁/反铁磁双层膜体系中的磁滞回线的不对称性以及交换偏置场与其界面微结构密切相关,同时实验上人们可通过界面微结构的改变获得交换偏置场大、矫顽场小且热稳定性好的自旋阀结构。

交换偏置系统中的反铁磁磁化与自旋波

采用自由能变分法研究了铁磁/反铁磁双层膜系统在反铁磁层存在净磁化下的自旋波谱.本模型中铁磁薄层具有单轴磁晶各向异性和立方磁晶各向异性,反铁磁层仅具有单轴磁晶各向异性,但厚度有限,推导出了系统铁磁共振频率的表达式.结果表明:系统的自旋波谱分光学模和声学模两种,其中光学模仅在反铁磁层存在净磁化时得到激发.自旋波谱可按外磁场强度的变化情况分为强弱两支;区分强磁场和弱磁场的临界场依赖于铁磁/反铁磁间的交换作用,反铁磁层的磁化强度以及反铁磁层的厚度等.交换偏置场对光学模的影响明显于声学模,而反铁磁的净磁化和其厚度对系统的影响紧密联系,难以区分.但当反铁磁层净磁化很小可忽略时,系统只存在声学模激发.

外应力下交换偏置双层膜角度关系曲线的中心偏移现象

研究了外应力与易轴夹角为任意角度Ψ时铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置对外磁场取向角θ0的的依赖关系,特别是矫顽力和偏置场曲线的中心偏移现象。由于斯通纳-沃尔法斯模型和能量极小原理只能给出θ0部分取值下的矫顽力解析表达式,将不满足能量极小原理的θ0取值部分的矫顽力用转换场近似,得到矫顽力的分段函数形式。数值计算显示,矫顽力和偏置场角度关系曲线是否发生中心偏移与Ψ取值有关:Ψ=π/4时,应力造成等效各向异性场强度的改变,并造成矫顽力和偏置场曲线中心的偏移;Ψ=π/2时,应力只改变等效各向异性场强度,而矫顽力和偏置场曲线不发生中心偏移。因此发生曲线中心偏移的条件是有效各向异性场对易轴的夹角θ*不为零。另外,只有θ*≠0时,才能发生交换偏置场的阶跃现象,说明该阶跃现象是转换场在θ*附近奇点造成的。

铁磁共振法测磁各向异性

采用铁磁共振方法,研究了铁磁/反铁磁双层膜系统中,因交换耦合以及磁晶各向异性而产生的有效各向异性场.结果表明被测系统有无交换偏置场以及其正负号性质等均能在共振谱中得到辨析.结果还显示沿着不同结晶方向施加外磁场,共振场的行为与磁晶各向异性以及铁磁/反铁磁交换耦合作用而诱发的单向各向异性等密切相关.将共振频率的变化看成外磁场(包括其方向和大小)的函数,研究得到了单向各向异性,立方各向异性等对共振频率的影响,并同实验结果做了很好的比较.

自旋阀结构中的力致磁阻效应

采用变分法研究了外应力场下铁磁单层膜、铁磁/反铁磁双层膜系统的磁化性质,进而研究了由铁磁单层膜和铁磁/反铁磁双层膜所构建的自旋阀结构中的磁电阻与外应力场之间的关系。结果表明,铁磁膜中的磁化性质与膜面内所加应力场的大小,方向密切相关,而反铁磁层的嵌入将明显地改变着铁磁层的磁矩向应力场方向磁化的行为。特别地,在应力场方向垂直于铁磁易轴情况下,当应力场Hλ=2(K1+Kup)3M时,将发生磁化从易轴方向到应力方向的突变。为此,可采用自旋阀结构,通过其膜面内的应力场所调控的磁电阻效应,构建纳米尺度下的力磁传感器。