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物理学报 2010年第10期59卷 7357-7361页

作者：许勉潘靖沈影胡经国扬州大学物理科学与技术学院扬州225002

采用Monte Carlo方法,研究铁磁/反铁磁双层膜中的磁锻炼效应.结果表明,反铁磁层中冷场诱发的界面净磁化(钉扎效应)的磁弛豫可导致系统中的交换偏置场的磁锻炼效应.进一步研究表明,反铁磁层中掺杂可调控交换偏置场的磁锻炼效应,原因在于... 详细信息

采用Monte Carlo方法,研究铁磁/反铁磁双层膜中的磁锻炼效应.结果表明,反铁磁层中冷场诱发的界面净磁化(钉扎效应)的磁弛豫可导致系统中的交换偏置场的磁锻炼效应.进一步研究表明,反铁磁层中掺杂可调控交换偏置场的磁锻炼效应,原因在于反铁磁层中掺杂能有效地改变冷场诱发的净磁化的磁弛豫过程。

关键词： Monte-Carlo方法交换偏置场和矫顽场磁锻炼效应磁弛豫

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Co/CoO双层膜的各向异性磁电阻与交换偏置行为研究

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低温物理学报 2010年第6期32卷 431-435页

作者：付新闻曹桂新康保娟敬超曹世勋张金仓上海大学物理系

本文系统研究了Co/CoO双层膜的各向异性磁电阻(AMR)与交换偏置行为,并给出了外加微扰场对交换偏置磁锻炼效应恢复程度影响的实验结果.结果表明磁锻炼效应发生后,施加0.15T的倾斜微扰场可致使铁磁畴分裂进而诱导磁锻炼效应的恢复,揭示磁... 详细信息

本文系统研究了Co/CoO双层膜的各向异性磁电阻(AMR)与交换偏置行为,并给出了外加微扰场对交换偏置磁锻炼效应恢复程度影响的实验结果.结果表明磁锻炼效应发生后,施加0.15T的倾斜微扰场可致使铁磁畴分裂进而诱导磁锻炼效应的恢复,揭示磁锻炼效应恢复程度与微扰场的角度有紧密关联.在微扰场作用下FM自旋在两个方向分裂,一部分自旋沿微扰场方向,另一部则被冷却场的AFM自旋钉扎住而沿原来方向不变.当微扰场和冷却场夹角大于30°时,FM畴被分裂,磁锻炼效应开始恢复,表明一个磁畴内的铁磁自旋偏离夹角最大为30°,而磁锻炼效应发生后,部分AFM自旋偏离冷却场方向的角度则小于30°,实验结果与相应的理论计算结果一致.此外,恢复程度随微扰场角度的增加而增加,最大恢复程度时角度为90°.同时,磁锻炼效应的恢复增加了交换偏置值,为器件设计提供理论支持,在自旋电子学基础和应用研究方面具有重要的指导意义.

关键词： Co/CoO双层膜各向异性磁电阻交换偏置磁锻炼效应

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自旋玻璃型交换偏置效应研究

自旋玻璃型交换偏置效应研究

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作者：芮文彬南京大学

学位级别：硕士

自旋电子学(Spintronics)主要研究电子自旋这一自由度上的性质以及其在器件中的应用。自旋电子学中有很多研究课题。由于交换偏置(Exchange Bias)在基础研究以及器件应用中的重要性,它是自旋电子学中的一个重要的课题。本论文的研究主... 详细信息

自旋电子学(Spintronics)主要研究电子自旋这一自由度上的性质以及其在器件中的应用。自旋电子学中有很多研究课题。由于交换偏置(Exchange Bias)在基础研究以及器件应用中的重要性,它是自旋电子学中的一个重要的课题。本论文的研究主要内容是交换偏置,特别是自旋玻璃型交换偏置的研究。在实验上,我们在磁控溅射生长的FeAu/FeNi自旋玻璃/铁磁双层膜中观察到了显著的交换偏置磁锻炼效应,并且在这一体系中,发现交换偏置随着温度的变化存在一个明显地变号。非常有趣的是,尽管自旋玻璃FeAu层中没有多个易轴的存在,但是实验上仍然观察到了交换偏置在第一个磁滞回线与第二个磁滞回线之间的跳变,并且其在第二条磁滞回线之后的缓变现象。由于不对称的磁化翻转过程的存在,这种磁锻炼效应并不能被n-1/2经验规律所解释。在本文中,我们提出了一个描述上升支和下降支处自旋玻璃钉扎自旋不对称变化规律的改进的Binek模型。这一模型能够成功解释FeAu/FeNi自旋玻璃/铁磁双层膜中的磁锻炼效应。另外我们还在实验和理论上分别研究了FeAu/FeNi自旋玻璃/铁磁双层膜中交换偏置的温度和场冷场依赖。对于共溅射生长的FexAu1-x自旋玻璃层中铁的成分x从8%变到14%的样品,如果我们升高温度,交换偏置从一开始的负值慢慢变大,并且在特定的温度时变号并继续增大,在达到正的最大值之后慢慢减少,并最终在交换偏置截止温度处消失。与此同时,矫顽力随着温度的升高出现一个单峰,并且峰值位置和交换偏置正的最大值的位置一致。在另一方面,场冷场使得正(负)值区域的交换偏置增大(减少),使得交换偏置的温度依赖曲线向左以及向上移动,但是场冷场对矫顽力的影响很小。利用一个短程的自旋玻璃矢量模型,交换偏置的温度依赖以及场冷场依赖的结果都可以被定性地在计算上重现。我们认为自旋玻璃相中的随机铁磁和反铁磁性相互作用以及其中的非共线的自旋取向是这些反常交换偏置现象产生的不可缺少的原因。从这些结果中可以得到有意义的结论,即从场冷场对交换偏置的影响可以看出交换偏置随着温度变号的行为可能是自旋玻璃型交换偏置系统的一个内禀的现象。

关键词：交换偏置磁锻炼效应自旋玻璃场冷

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非共线反铁磁体的电输运和磁特性研究

非共线反铁磁体的电输运和磁特性研究

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作者：李浩宇上海电力大学

学位级别：硕士

反铁磁材料因为其宏观净磁矩为零,对磁场扰动不敏感,数据存储更加稳定等优点而作为传统的铁磁半导体电子器件的替代材料,受到了器件开发研究者的热捧。但是也因为其特殊的结构导致普通的探测设备难以检测到信号输出,而MnX(X=Ga,Ge,Sn等... 详细信息

反铁磁材料因为其宏观净磁矩为零,对磁场扰动不敏感,数据存储更加稳定等优点而作为传统的铁磁半导体电子器件的替代材料,受到了器件开发研究者的热捧。但是也因为其特殊的结构导致普通的探测设备难以检测到信号输出,而MnX(X=Ga,Ge,Sn等)系列材料是一种倾角非共线反铁磁体,不仅能够被外界探测到磁矩信号,而且还能通过电磁调控等方式展现良好的电磁输运行为,具有广阔的应用前景。与此同时非共线反铁磁MnX系列材料还属于Weyl半金属,在当前凝聚态物理的相关研究中为研究者提供了良好的科研平台,研究人员发现这类材料中存在有反常霍尔效应、反常能斯特效应、交换偏置效应、磁光克尔效应等多种新奇的物理效应,为后续的研究者推开了反铁磁材料研究的大门。本论文采用助熔剂法制备了MnGe晶体材料,以单晶样品的电学与磁学输运性能及多晶粉末的磁学性质为主要研究对象,较为全面的对其输运性能和背后的物理机制进行了讨论分析,具体工作包含如下七个章节:第一章绪论部分主要介绍了非共线反铁磁材料的研究背景、研究进展、研究意义以及本文中研究MnGe材料时主要涉及的一些基本物理效应。通过背景知识的介绍明确了论文研究开展的重要意义,通过几种物理效应的介绍不仅知道了物理现象分析从哪里来,也为下一步到哪里去指明了方向。MnGe材料作为非共线反铁磁材料中比较有代表性的一员,还有不少有意思的区域可以挖掘研究,尤其是极具特色的各向异性方面还有很大的发展空间。第二章主要介绍了非共线反铁磁材料MnGe的制备手段以及表征过程中涉及的部分仪器,例如助熔剂法、XRD粉末衍射仪、能谱仪、综合物性测量系统和超低温SQUID磁学测量系统等,并对其工作原理做了简要说明。第三章主要介绍了单晶样品MnGe的制备及结构表征。单晶样品的制备采用助熔剂法;使用XRD粉末衍射仪对该单晶粉末进行结构表征,获取晶胞参数;用能量色散型X射线检测器进行成分分析,确认样品质量;之后使用综合物性测量系统和超低温SQUID磁学测量系统对样品进行电学与磁学输运性能的测试。第四章主要介绍了MnGe单晶的磁学特性研究。通过场冷却模式和零场冷却模式下磁化强度随温度变化曲线的测试发现材料的不可逆性和分裂行为。通过沿三个方向磁化强度随磁场的变化曲线的测试,发现材料的磁化强度受温度和外加磁场的影响还是较为明显的,同时发现低温区时XY平面内的磁化强度要高于Z轴方向,这也与材料的结构特征相吻合。在测试过程中还发现材料中三个方向差异比较明显的交换偏置效应,磁场平行于Z方向的值要大于其他两个方向,这可能与反铁磁材料倾角方向与内部交换耦合作用的合力方向一致所对应。最后通过低温时的负磁阻数据进一步在实验上验证材料属于外尔半金属,这不仅对于前人的理论预测是个重要的实验证据,而且对于之后的研究进展也有重要意义。第五章主要研究了MnGe单晶的电输运性质。纵向电阻率的测试表明样品具有较强的各向异性,同时纵向电阻低温区的上翘表明材料中可能存在由杂质散射引起的近藤效应;通过反常霍尔效应的测试分析进一步验证了其物理来源的内禀机制,通过整体的霍尔效应公式求解得到了额外的自发霍尔效应的值,发现材料中霍尔效应的大部分是来自于贝利曲率引发的自发霍尔效应。并且自发霍尔效应的值受到微弱磁场调节就会发生正负符号的转变,这对于后续以0和1作为控制开关的磁存储器件有重要的潜在应用价值。第六章主要进行了MnGe多晶粉末的磁性研究。主要分析了造成随循环次数增加交换偏置效应逐渐减弱的磁锻炼效应,多次循环后部分被施加的外场冻结的锰磁矩逐渐恢复初始状态,材料中反铁磁组分对铁磁组分的钉扎作用也越来越弱,相互耦合作用也越来越弱,宏观上就表现为交换偏置场的不断减小直至恢复常态。第七章对以上内容进行了总结和展望。本论文工作以非共线反铁磁MnGe单晶及多晶粉末为研究对象,研究了材料的电、磁输运性能和多晶粉末的磁学性质,对测试数据其进行了分析讨论并对背后的物理机制进行了研究探讨。随后对后续工作进行了下一步的展望总结,也为接下来的工作开展提供了参考方向。

关键词：非共线反铁磁体反常霍尔效应交换偏置效应磁锻炼效应

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