Cr/Gd双层膜的磁特性

采用磁控溅射法制备居里温度(TC)略低于奈尔温度(TN)的Cr/Gd双层薄膜.利用振动样品磁强计研究薄膜在不同温度下的磁滞特性.结果表明:该类薄膜系统与TCTN的铁磁/反铁磁双层薄膜的磁滞特性不同,当测量温度(T)大于TC时,Gd层处于铁磁态,矫顽力(HC)随温度非单调变化;当T为80～205K时,HC随温度增加逐渐减小;在T=205K出现一个极小值后逐渐增大;在T=255K附近出现一个主峰;当T为255～295K时,HC随温度升高迅速减小;当T295K时,HC随温度升高迅速增大.即铁磁/反铁磁界面处的反铁磁自旋与铁磁自旋的交换耦合作用对铁磁层磁有序态的维持温度和矫顽力影响较大.     

铁磁—反铁磁双层系统的零温磁矩

在线性近似下导出二维各向异性四套子格子简立方 Heisenberg 铁磁—反铁磁双层系统模型的哈密顿量,采用矩阵格林函数运动方程技术,得到自旋波的色散关系.数值计算结果表明,层间和层内耦合强度对铁磁—反铁磁双层系统的磁性质有重要影响.     

层内铁磁-层间反铁磁双层系统零温性质

采用线性自旋波方法研究层内铁磁-层间反铁磁双层系统的零温磁性质,考察了不同的层内藕合强度,层间藕合强度及自旋值对系统的磁矩和基态能的影响.     

(001)取向FePt薄膜的有序化过程及磁性

在加热到400°C的MgO(001)单晶基片上,用磁控溅射法沉积了25 nm厚的FePt薄膜,在Ta=[500°C,800°C]温度范围进行5 h的热处理.用X射线衍射仪、振动样品磁强计和可外加磁场的磁力显微镜分析了薄膜的结构和磁性.结果表明,未经热处理的薄膜能够在MgO(001)单晶基片的诱导下实现(001)取向生长,但仍处于无序的A1相,呈软磁性.Ta=500°C,薄膜结构没有明显改变.Ta=600°C,FePt发生部分有序化,薄膜中A1相和L10相(有序相)共存,形成一种具有磁各向异性的特殊硬磁-软磁复合体.软磁相的磁性主要表现在沿平行于膜面方向施加磁场的磁化曲线中,但矫顽力可以达到10 kOe(1Oe=103/4πA m-1),硬磁相的磁性主要表现在沿垂直于膜面方向施加磁场的磁化曲线中,矫顽力却只有5kOe.这说明薄膜中硬磁相和软磁相之间存在强烈的交换耦合,形成了磁性弹簧.当Ta提高到700°C,薄膜基本完成有序化,磁化易轴彻底转向垂直于膜面的方向,矫顽力大于20 kOe.原子力显微镜和磁力显微镜观察表明,薄膜由岛状颗粒构成,在Ta=700°C时大部分颗粒内部形成多磁畴结构,在不太大的磁场作用下依靠畴壁移动和消失变为单磁畴,磁化反转过程应该主要依靠形核.     

铁磁-反铁磁双层系统低温内能

应用线性自旋波的理论导出铁磁－反铁磁双层系统的Ｈｅｉｓｅｎｂｅｒｇ模型哈密顿量,采用矩阵格林函数运动方程技术得到自旋波的色散关系,利用数值计算的方法得到铁磁－反铁磁双层的低温内能。     

应力对铁磁/反铁磁双层体系交换偏置场的影响

研究在铁磁/反铁磁层体系中,当铁磁层中存在应力时对体系交换偏置场的影响.分别计算了改变应力大小和方向两种情况下,磁滞回线的变化以及偏置场随外磁场角度依赖关系的改变.结果表明:应力场沿着易轴方向时,偏置场随外磁场角度依赖关系表现为随着应力场的增大,偏置场的最大值变大,其最大值所对应的位置逐渐远离易轴.在外磁场与易轴成一定角度时,交换偏置场向左移动,并且阻碍沿磁场方向的磁化随着应力场的增加;当应力场旋转90°时,偏置场随外磁场角度依赖关系表现为随着应力场的增大,偏置场的最大值减小,其最大值所对应的位置逐渐靠近易轴.在外磁场与易轴成一定角度时,交换偏置场向右移动,并且促进沿磁场方向的磁化随着应力场的增加.     

双二次耦合场对铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置场的影响

研究了界面双线性耦合和双二次耦合对铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置场的影响.结果表明:随着双线性耦合场或双二次耦合场的增加,交换偏置场的最大值位置向易轴靠近.另外,交换偏置场随外磁场角度的变化曲线随着双二次耦合场的增加,逐渐趋于正弦图像.其根源在于双二次耦合场与铁磁层单轴各向异场二者作用相互抵消,使曲线趋于光滑.铁磁层的磁滞回线对双二次耦合场也有一定的依赖.     

体单轴各向异性对双层铁磁薄膜中自旋波共振谱的影响

重点研究了双层铁磁薄膜系统在层间反铁磁耦合下,体单轴各向异性对自旋波色散关系和共振谱的影响.结果表明:随着体单轴各向异性常数的增加,各类型模之间相互转化;高能禁闭模共振减弱,低能禁闭模和界面模共振增强.     

二维工s5ng反铁磁一反铁磁超晶格的磁性

本文用相关有效场理论讨论了二维I si ng反铁磁-反铁磁超晶格(AFAFS)在无外场时的临界温度与超晶格元胞厚度及超晶格中每一层的磁化强度与温度的依赖关系。并从超晶格的对称性出发讨论了反铁磁-反铁磁超晶格和铁磁-铁磁超晶格之间的异同。     

利用FeAl下底层在低温条件下制备L10相FePt纳米颗粒

用FeAl合金作为下底层,用MgO作为中间层,在MgO（001）基片上生长了FePt薄膜．对FeAl下底层在300℃以上进行热处理,可以使其相结构转变为有序的B2相．热处理温度为400℃时,FeAl下底层内因热运动产生的空位没有在表面发生聚集,因而其表面最为平整．由于MgO,FeAl和FePt三者间良好的晶格匹配关系,使得FePt薄膜的生长具有垂直取向．FeAl下底层可以有效地降低FePt薄膜的相转变温度,而MgO中间层可以有效地避免层问扩散．在400℃的较低温度条件下,获得了尺寸约为10nrn的垂直取向L10相FePt均匀颗粒,室温矫顽力达到～20kOe．这种薄膜有希望应用于垂直磁记录介质．     

Ag/FePt/C薄膜的结构和磁性

采用直流和射频磁控溅射在Si(001)基片上制备Ag/FePt/C薄膜,并将其在不同温度下进行真空热处理,得到了具有高矫顽力的L10-FePt薄膜.利用X射线荧光(XRF)、X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究样品的成分、结构和磁性.结果表明,样品经400℃热处理后发生了无序—有序相转变,以Ag元素为底层可降低有序化温度,添加Ag和C可抑制晶粒生长.随着热处理温度的升高,FePt的晶粒尺寸和矫顽力逐渐增大,经600℃热处理后,样品中FePt的平均晶粒尺寸为14nm,垂直膜面和平行膜面的矫顽力分别为798.16kA/m和762.35kA/m.     

Tb/Fe_(50)Mn_(50)多层膜层间与界面交换耦合的研究

采用磁控溅射技术制备了Tb/Fe50[Mn]50 n多层膜,用Versalab振动样品磁强计测量薄膜样品在不同温度下的磁滞回线,研究了Tb/Fe50[Mn]50 n多层膜体系矫顽力和温度、薄膜层数及反铁磁层厚度的关系,以及薄膜铁磁层与反铁磁层界面耦合作用和铁磁层的层间耦合作用.研究发现铁磁层与反铁磁层的界面耦合作用随温度升高而增加,且存在随薄膜厚度增加而增大的转变温度Tt.当TTt时,界面耦合使矫顽力减小;当TTt时,使矫顽力增大.铁磁层的层间耦合作用随反铁磁层厚度在铁磁耦合和反铁磁耦合之间振荡变化,当TTt时耦合作用强度随温度增加而减小,但当TTt时,耦合作用突然增强.     

铁磁/反铁磁多层结构的磁极化激元谱

本文利用电磁场理论,在 Voigt 位形中推导出铁磁/反铁磁多层结构磁极化激元的色散关系,并详细讨论了它的结构性质。铁磁/非磁多层结构和反铁磁/非磁多层结构可看成上述结构的极限情况。因此,在这种结构中测量磁极化激元将会产生更加丰富的结果。     

铁磁金属/绝缘体/铁磁半导体/普通金属 (FM/I/FS/NM)磁性隧道结中的隧穿磁电阻效应

在已有的单自旋过滤磁性隧道结铁磁金属/绝缘体/铁磁绝缘体/普通金属(FM/I/FI/NM)研究的基础上,将其中的铁磁绝缘层(FI)换为铁磁半导体层(FS),研究了铁磁金属/绝缘体/铁磁半导体/普通金属(FM/I/FS/NM)磁性隧道结中的隧穿磁电阻(TMR)现象.结果表明:由于FS层中的自旋过滤效应和Rashba自旋轨道耦合的影响,FM/I/FS/NM结可以在FS层厚度较大的情况下获得非常大的TMR值,从而避免已有的FM/I/FI/NM单自旋过滤结(FI表示铁磁绝缘层)中TMR随FI层厚度增加而下降所导致FI层不能做的太厚带来的制备上的困难.同时,计算结果还显示,FM/I/FS/NM结的TMR随铁磁半导体层FS的厚度,FS层中的Rashba自旋轨道耦合强度和分子场的变化呈振荡变化,随绝缘层I厚度的增加呈饱和趋势.     

反铁磁耦合纳米体系磁特性的微磁学研究

采用微磁学方法研究了磁层间反铁磁耦合强度对SyAF纳米体系磁特性的影响.当SyAF纳米体系上、下磁层间的反铁磁耦合强度不同时,SyAF纳米体系具有两种不同类型的磁滞回线.当磁层间反铁磁耦合强度较小时,体系的矫顽力随反铁磁耦合强度的增大而增大,反磁化机制为反磁化核的形成与传播的反转过程.而当磁层间反铁耦合强度较大时(0.2×10-3J.m-2),体系的矫顽力基本不随反铁磁耦合强度变化,并且在剩磁态为稳定的单畴结构,反磁化机制为类一致反转过程.这类SyAF纳米体系更适合于作为磁信息器件中自旋阀的自由层.     

沉积厚度对L10-FePt薄膜(001)织构和磁性的影响

采用直流磁控溅射方法在表面氧化的Si(001)基片上制备不同厚度的FePt薄膜, 并利用原子力显微镜(AFM)、 X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)表征样品的形貌、结构和磁性. 结果表明: 将薄膜样品在H₂气氛中经600 ℃退火1 h, 得到了L1₀-FePt薄膜; 薄膜具有(001)织构或明显的(001)取向生长, 随着沉积厚度
的增加, FePt的晶粒尺寸变大, 样品的有序化程度增大, (001)取向生长呈减弱的趋势; 样品均具有明显的垂直磁各向异性, 随着薄膜厚度的增加, 平行膜面矫顽力增大, 垂直膜面矫顽力先增大后减小, 当沉积厚度为10 nm时, 样品的垂直磁各向异性最佳.     

具有次近邻相互作用的面心立方格子的Ising(自旋S=1)反铁磁薄膜在外场下的基态自旋结构

将文献[5]的方法推广到反铁磁薄膜,变S=1的Ising体系成一个粒子数不守恒的费米体系,严格得到fcc格子的反铁磁薄膜在外场下的基态,并给出了其交换积分在一定范围内的零温相图。从中可见其自旋状态与大块铁磁体的差别,表面自旋排列存在与内部不同的方式。这是由于系统不再具有垂直于表面方向的平移对称性而产生的非均匀效应。     

Ti含量对FePt/Tix(FePt)100-x薄膜微结构和磁特性的影响

应用直流对靶磁控溅射法在玻璃基片上沉积了FePt/Tix(FePt)100-x薄膜,并在真空中进行原位退火.研究表明,衬底层Ti含量对FePt/Tix(FePt)100-x薄膜的微结构和磁特性影响很大.在退火温度为550℃,衬底层中的Ti含量为78%条件下,FePt形成了高度有序的L10织构,表面颗粒尺寸分布均匀,粒径减小到11 nm,矫顽力达到最大.     

玻璃纤维上镀敷纳米铁磁薄膜的工艺研究

介绍了一种在玻璃纤维上镀敷纳米铁磁薄膜的化学气相沉积方法.分析了基于五羰基铁受热分解,在玻璃纤维上制备纳米铁磁薄膜的原理;设计了一套化学气相沉积镀膜装置,并成功地在玻璃纤维上制备出纳米铁磁薄膜镀层.实验结果表明,这种方法能够批量制备形貌均匀、薄膜厚度可控的铁磁复合玻璃长纤维,为纳米铁磁纤维在电磁波吸收材料中的应用奠定了基础.     

Nd_(0.5)Sr_(0.5-x)Ca_xMnO_3(x=0.1,0.2)多晶的电子自旋共振研究

研究了多晶样品Nd_(0.5)Sr_(0.5-x)Ca_xMnO_3(x=0.1,0.2)的磁性.实验结果表明,样品的单相性好,无杂相,空间群为Pbnm.随着温度的降低,样品先后经历了3次磁性转变,分别为顺磁-铁磁转变TC、电荷有序转变TCO和奈尔温度转变TN;在TC以上,系统处于顺磁态,在TC-TCO范围内,系统处于铁磁-顺磁共存态,在TCO-TN范围内,系统处于反铁磁-铁磁-顺磁共存态,在TN以下,系统主要处于反铁磁态.