铱锰合金结构在不同过渡层上的表现的研究文献综述

 2022-10-31 11:10

文献综述(或调研报告):

交换偏置现象:

将铁磁性(FM)材料与非铁磁性(AF)材料紧密接触。其分界面从高于AF(其中FM的居里温度TC大于TN)的Neel温度TN冷却到低温时,在FM中会产生交换偏置现象。交换偏置是一种与在AF和FM分界面中产生的交换各向异性有关的现象。这一现象是由Meiklejohn和Bean在研究Co粒子嵌入他们的CoO中发现的。

交换偏置的简单解释:当温度高于AF的TN时,AF表现的像是顺铁磁体,其原子的磁矩可以被外加磁场所影响。在外加磁场下,FM磁矩与磁场方向呈同一方向的直线排列。接着,其就像矛一般将分界面的AF磁矩通过分界面交换作用将其固定。在降温过程中,AF材料中的固定磁矩会迫使临近的磁矩相应的呈直线排列。在一系列的相互作用后,AF材料会回到AF排列方式,而在交界面处磁矩与FM材料耦合。由于AF不太可能会受外加磁场的影响,FM就会受耦合的AF磁矩的影响。如果AF的交换偏置常数KAF非常大时,AF排列便不会改变,即使外加磁场大到使FM的磁矩翻转。由于AF磁矩会使得某一方向能量上更易实现,这会导致在降温过程中FM的磁滞回线向磁场的相反方向移动。如果KAF很小,翻转的FM磁矩会带动AF磁矩旋转。这导致了更宽的FM磁滞回线,其具有更大的矫顽力。通常,交换偏置现象是这两种情况的结合,即FM磁滞回线将偏移和变宽。

交换偏置模型:

目前提出了许多关于交换偏置的模型以期能较好的匹配计算数据与实验数据。集中在以下两个模型:

  1. AF磁畴模型:

一些模型将重点放在交换偏置的AF磁畴。A. P. Malozemoff的模型假设由于粗糙度或其他缺陷引起的随机场导致AF磁畴与分界面相垂直。这也是产生交换偏置的不同随机磁畴的能量差异的原因。这一模型考虑了分界面的二维性,同时某种程度上其与自旋的共线性和非补偿-补偿的AF自旋无关。另两个模型认为当FM旋转时平行于分界面的AF磁畴的形成也能导致交换偏置。这两个模型都由于交涉分界面的均一性而具有缺陷。

  1. 垂直耦合:

在N.C.Koon对于补偿界面的微磁体的计算中,当FM和AF垂直耦合时分界面能量处于最小。分界面耦合出现在FM和具有小倾角的补偿AF面中。这一模型声称解释了在完全补偿的FeF2表面中能出现大HE值以及正HE的存在。

交换偏置的影响因素:

交换偏置受许多因素的影响,但其中相当一部分仍缺少足够的研究。包括如下几个方面:

  1. FM的厚度:

目前已经得到交换偏置强度大致与FM层的厚度成反比

这表明交换偏置是一种分界面效应。这一关系对相当厚的FM层(几百nm)也成立,只要其小于FM磁畴壁的大小。但是如果FM层太薄,这一关系就不再成立了。可能是由于FM层变得不连续。这一现象出现的厚度随系统不同而不同,并且与FM的微观结构和生长有关。

此外,还与分界面的粗糙度、各项异性、分界面的不纯净层等有关。由于本次工作重点在AF层,故不详细讨论其他因素。我们下面重点讨论AF层对交换偏置的影响。

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