铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置和矫顽场的Monte-Carlo研究

摘要

磁性多层膜系统的磁电阻效应在磁记录和磁传感器领域有着非常广泛的应用。近年来在铁磁/反铁磁系统中发现了交换偏置效应。以铁磁/反铁磁为基的多层膜系统具有非常大的巨磁阻效应更激发了人们对铁磁/反铁磁系统研究的兴趣。 本文采用Monte-Carlo方法，在铁磁/反铁磁双层膜的反铁磁层中掺入非磁性物质，通过改变反铁磁层中颗粒尺寸和非磁性物质的掺杂浓度等，讨论了铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置和矫顽场的温度特性。另外，通过改变铁磁/反铁磁双层膜界面形状，探究界面微结构与交换偏置和矫顽场的关系。主要内容分成以下三个部分： 1、讨论了反铁磁层中不同非磁性掺杂浓度下，平面型界面铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置的温度特性。模拟结果显示：反铁磁层中非磁性掺杂能导致铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置的增强。同时，交换偏置随非磁性掺杂浓度的变化存在极大值，即同一温度下交换偏置随掺杂浓度的变化是非单调的。并且，随着温度的升高交换偏置的最大值所对应的掺杂浓度向浓度低的方向移动。这和Phvs．Rev．Lett．96117204(2006)的结果完全一致。究其原因在于反铁磁层相应的自旋排布、磁畴结构等随掺杂浓度的改变发生大的变化，当其正向磁畴和负向磁畴都形成连通的网络结构时，系统的交换偏置达最大。 2、讨论了在平面型界面铁磁/反铁磁双层膜中，改变反铁磁层颗粒尺寸大小，对系统交换偏置以及矫顽场的影响。计算结果表明：随着颗粒尺寸的增大，系统的磁滞回线光滑度降低，但矩形度却越好。在相同温度下，交换偏置与颗粒尺寸大小关系比较复杂，而矫顽场在颗粒尺寸增大到一定值时变化很小。在相同掺杂浓度下，交换偏置和矫顽场都随着温度的升高而降低并趋于0，但降低的速度略有不同。 3、讨论了在铁磁/反铁磁双层膜界面分别为平面、台阶和锯齿形状时，非磁性掺杂浓度对系统的交换偏置和矫顽场的影响，并分别得出交换偏置和矫顽场的温度特性依赖关系。计算结果表明：在相同掺杂浓度下，界面为平面的铁磁/反铁磁双层膜中，交换偏置比其他两种界面系统的更大，而矫顽场更小，同时界面为台阶型和锯齿型的铁磁/反铁磁双层膜的交换偏置和矫顽场都相差不大。另外，改变反铁磁颗粒尺寸大小，继续对三种系统进行交换偏置和矫顽场的研究，结果相似但数值略有不同。通过本文的研究发现，改变界面形状确实可明显地改变铁磁/反铁磁双层膜系统的交换偏置和矫顽场，它也进一步地表明了铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置的特性与铁磁/反铁磁界面微结构密切相关。

目录

第一章绪论

1.1铁磁/反铁磁系统的研究意义

1.2铁磁/反铁磁系统中交换偏置和矫顽场研究的主要方面

1.3本工作的研究动机

1.4本论文的主要工作

参考文献

第二章理论模型和研究方法

2.1基本理论模型

2.2铁磁/反铁磁双层膜结构和模型

2.3随机模拟的Monte-Carlo方法

参考文献

第三章平面型界面铁磁/反铁磁双层膜中的交换偏置和矫顽场

3.1引言

3.2反铁磁体内非磁性掺杂浓度和温度特性的交换偏置和矫顽场

3.3改变反铁磁体内膜颗粒尺寸时的交换偏置和矫顽场

3.4结语

参考文献

第四章三种界面情况下铁磁/反铁磁双层膜系统中的交换偏置和矫顽场

4.1引言

4.2反铁磁颗粒尺寸为4×4时的交换偏置和矫顽场

4.3反铁磁颗粒尺寸为8×8时的交换偏置和矫顽场

4.4结语

参考文献

致 谢

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