納米球帽結(jié)構(gòu)鐵磁-反鐵磁雙層膜的交換偏置研究.pdf

1、納米結(jié)構(gòu)的交換偏置系統(tǒng),其磁學(xué)特性與結(jié)構(gòu)的尺寸、縱橫比、形狀等因素有很大關(guān)聯(lián)。然而到目前為止,特定研究體系中的參數(shù)(如鐵磁結(jié)構(gòu)尺寸、反鐵磁材料、鐵磁/反鐵磁結(jié)構(gòu)類(lèi)型、形狀等)的多變性使得人們對(duì)交換偏置的尺度效應(yīng)的研究很難得出一個(gè)統(tǒng)一性的結(jié)論。真正理解納米尺度下的交換偏置效應(yīng)仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
　　 我們選擇了球帽型納米結(jié)構(gòu)的FeNi/FeMn雙層膜磁體陣列作為交換偏置研究系統(tǒng),觀察了這種納米球帽的幾何構(gòu)型、維度尺寸等微觀結(jié)構(gòu)因

2、素對(duì)交換偏置特性的影響。
　　 利用膠體模板法,以自組織的單層密排列聚苯乙烯(Polystyrene,PS)微球陣列為形貌模板,采用磁控濺射制備了Cu/FeNi/FeMn/Cu成分的納米球帽陣列。用掃描電子顯微鏡(SEM)直接觀察到了制備出的有序納米球帽結(jié)構(gòu),并利用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)研究了樣品的磁特性。
　　 首先,在適當(dāng)?shù)蔫F磁/反鐵磁厚度比條件下,納米球帽結(jié)構(gòu)的磁滯回線(xiàn)其下降支與上升支出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)性。
　　

3、 其次,納米球帽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致交換偏置效應(yīng)的減弱。但是,納米球帽結(jié)構(gòu)和連續(xù)膜結(jié)構(gòu)的HE對(duì)反鐵磁厚度的依賴(lài)關(guān)系有著明顯區(qū)別。隨著反鐵磁厚度的遞增,連續(xù)膜HE在某一臨界厚度時(shí)出現(xiàn)一個(gè)極陡的上升,隨后進(jìn)入一個(gè)相對(duì)平坦的平臺(tái)緩增區(qū)間。而對(duì)于納米球帽結(jié)構(gòu),在我們的實(shí)驗(yàn)中的反鐵磁厚度范圍內(nèi),其交換偏置始終保持一個(gè)穩(wěn)定漸增的趨勢(shì)。
　　 同樣,對(duì)于矯頑力Hc的反鐵磁厚度響應(yīng)關(guān)系,連續(xù)膜和納米球帽結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出了不同的變化趨勢(shì)。連續(xù)膜的Hc在特定臨界厚

4、度達(dá)到峰值,然后隨著反鐵磁厚度繼續(xù)增加,Hc開(kāi)始下降。而納米球帽的Hc在整個(gè)反鐵磁厚度范圍內(nèi)基本保持增加的趨勢(shì),但是其增加率不斷減小。
　　 而對(duì)于HE與鐵磁層厚度的變化趨勢(shì),兩種結(jié)構(gòu)都符合了HE∝1/tFM的經(jīng)典規(guī)律。
　　 我們認(rèn)為系統(tǒng)的交換偏置展現(xiàn)出的一系列新性狀,都是由于納米球帽的構(gòu)型和尺寸因素而產(chǎn)生的,但是通過(guò)運(yùn)用交換偏置的基本物理圖像,我們能對(duì)這些新的特性做出合理的解釋。這說(shuō)明了納米結(jié)構(gòu)的各種條件參數(shù)導(dǎo)致人們