交换偏置各向异性的定量测量.PDF

交换偏置各向异性的定量测量 刘方泽 0530092 黄鑫 0557005 摘要：本文研究了利用纵向磁光克尔效应（Longitudinal magneto-optical Kerr effect, LMOKE ） 结合旋转磁场的方法（LMOKE with a rotating field, ROTMOKE ）定量测量Co/IrMn 双层膜 中交换偏置各向异性的可能性，通过与 LMOKE 的测量结果比较，我们认为很难通过 ROTMOKE 方法得到准确的交换偏置各向异性常数，原因是受 IrMn 反铁磁层的影响，铁磁 层 Co 成为多畴态并且易轴方向会随外磁场的转动而发生变化。 关键词：交换偏置，磁光克尔效应 1．引言 在磁场中沉积铁磁(FM)/ 反铁磁 (AFM)双层膜或将FM/AFM体系在恒定 外磁场中从温度T(T 高于奈尔温度(TN) 而低于居里温度(T )) ，冷却至低于T 后， C N d a FM/AFM界面发生交换耦合作用，体系 r μ 的磁滞回线沿磁场反方向偏移原点，同 / θ 时伴随有矫顽场(HC) 的增加，这一现象 称为交换偏置，偏移量称为交换偏置场 (H ) ，如图1。1956年Meiklejohn和Bean E H/Oe 在研究被CoO包裹的Co颗粒时首次发现 图 1 利用纵向磁光克尔效应测得的 Co （38Å） 了这一现象[1]，近年来由于FM/AFM双层 /IrMn （19Å） 双层膜常温下的磁滞回线及相 膜在自旋阀巨磁电阻器件以及磁记录领 应的 H 和 H . [2] C E 域具有重要应用价值 ，对其物理性质 的研究也成为了人们关注的热点之一。 交换偏置体系的能量密度可表示为： 2 (1) E =−M FM H cosϕ+KFM sin ϕ+J INT cos(ϕ−β) 其中H是外磁场，MFM是铁磁层饱和磁化强度，KFM是铁磁层各向异性常数，JINT 交换耦合系数，φ和β分别是铁磁层和反铁磁层磁化强度与易轴的夹角。当E取最 小值时有： J ∝M H （2） INT FM E 其中M 是铁磁层饱和磁化强度，H 即交换偏置各向异性常数，是交换偏置现象 FM E 中的一个重要参数，但是目前定量测量HE 的方法并不多。1999年Mattheis等提出 了用ROTMOKE方法准确测量铁磁薄膜的各向异性常数的方法[3]，受此启发，我 们希望将ROTMOKE应用于定量测量HE ，如果能够成功，对于交换偏置的研究将 有很大帮助。 本文讨论了用ROTMOKE方法测量Co/IrMn双层膜交换偏各向异性的实验方 法，对实验数据的分析表明用ROTMOKE很难准确测得交换偏置各向异性常数。 2 ．实验原理与装置 实验