本文致力于探索IrMn/CoFeB交換偏置薄膜磁化翻轉(zhuǎn)的機制,主要分析磁化翻轉(zhuǎn)的過程中,鐵磁層內(nèi)部是否存在平行于界面的磁疇壁結(jié)構(gòu);以及在磁化翻轉(zhuǎn)過程中,鐵磁層內(nèi)部磁疇壁的演化規(guī)律。利用實驗觀察給出理論模型的直接證據(jù),對交換偏置機理做出實驗上的補充。本文采用了直流磁控濺射的方法生長了一系列不同膜厚的IrMn/CoFeB雙層膜,并利用克爾顯微鏡對其宏觀磁性能進行了表征。隨著鐵磁層厚度從15 nm增加到120 nm,樣品的偏置場從155 Oe逐漸降低到12 Oe,矯頑力也從60 Oe逐漸降低到35 Oe;隨著反鐵磁層厚度從0 nm增加到30 nm,樣品的偏置場從零迅速增加到170 Oe,矯頑力從8 Oe逐漸升高到15 Oe。而后,利用聚焦粒子束加工技術(shù)獲得了薄膜截面透射電鏡樣品,并將其置于洛倫茲透射電子顯微鏡中進行觀察。我們發(fā)現(xiàn)了非晶態(tài)CoFeB薄膜的微觀結(jié)構(gòu)并不均勻,存在一定的元素偏析。又通過加磁場樣品桿對樣品原位施加磁場,并利用電子全息技術(shù)獲取了在反磁化過程中樣品內(nèi)部磁力線的分布,詳細分析了鐵磁層內(nèi)部反磁化過程的細節(jié)。我們利用在氮化硅窗口微柵上直接生長薄膜獲取了平面樣品,通過原位施加磁場... 

【文章來源】：寧波大學浙江省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

在10K溫度下FeF2/Fe雙層膜的磁滯回線

部產(chǎn)生影響，所以鐵磁層內(nèi)部的自旋更加傾向于恢復到和反鐵磁界面上自旋方向相同的狀態(tài)，這就使得磁滯回線完全的偏離了原點，產(chǎn)生了交換偏置效應(yīng)。圖1.2 交換偏置理論經(jīng)典模型[9]Fig. 1.2 The classical model of exchange bias[9]利用這個模型，我們基本上可以定性的理解交換偏置現(xiàn)象偏置場的起源，其實就是源自于界面處反鐵磁層未補償自旋對鐵磁層自旋的釘扎作用。除卻上面的一些理想化模型的假設(shè)之外，經(jīng)典模型最大的問題是不能很好的定量的解釋偏置場的大小。根據(jù)這個理論模型，我們可以得到一個公式：HEFM FMM tσ= (公式 1)公式 1 中，偏置場HE等于交換能σ 和鐵磁層磁化強度MFM和鐵磁層厚度tFM的比值。但是，利用這個公式進行理論計算得出的結(jié)果，總是要比實驗測得的偏置場要大幾個數(shù)量級。這就說明，經(jīng)典模型在定量分析上存在著一定的問題。

是使得那些未補償磁矩也隨之發(fā)生傾轉(zhuǎn)，這樣大大降低了翻轉(zhuǎn)鐵磁層需要的磁場，由此計算得出的交換偏置場的理論值就更加貼近于實際情況了。圖1.3 平面磁疇壁理論模型[18]Fig. 1.3 The in-plan domain model for exchange bias[18]但是這個模型無法解釋界面粗糙度對交換偏置的影響，無法解釋交換偏置的磁鍛煉效應(yīng)，且并不適用于全部交換偏置體系。實際驗證反鐵磁內(nèi)部是否存在彈簧結(jié)構(gòu)也是一個非常巨大的挑戰(zhàn)，直到模型提出的十幾年后，隨著同步輻射技術(shù)的發(fā)展，人們才利用X 射線磁線二色性(XMLD)譜分析了反鐵磁的自旋變化情況，驗證了這一模型的存在。1.2.3 隨機場模型同樣在 1987 年，Malozemoff 也提出了一種對經(jīng)典模型的修正模型[19]。他主要是從界面的缺陷和粗糙度對偏置場影響的角度出發(fā)，如圖1.4 所示，他認為在實際情況中，鐵磁相和反鐵磁相的界面一定不是完美的


本文編號：2903556