3。2　厚度对FeCo/IrMn体系磁各向异性影响的研究 13

3。3  MgO掺杂量对FeCo/IrMn体系磁各向异性影响的研究 16

结  论 20

致  谢 21

参 考 文 献 22

1  引言

1。1  课题背景源-于,优Y尔E论W文.网wwW.yOueRw.com 原文+QQ752018`766

磁性材料在现代科技发展中起着举足轻重的作用，例如在医学上的NMR，军事上的微波探测，以及计算机的硬盘都会经常用到磁性材料。交换偏置效应作为一种特殊的磁学现象于1956年由Meikleijohn和Bean在CoO外壳覆盖的Co颗粒中首先发现 [1,2]。其从发现到现在已有50余年的历史了，这些年里它一直是磁性材料研究热点。特别是自旋电子学的产生，使得交换偏置现象在自旋阀多层膜[3]以及磁性隧道结[4]中得以大范围的应用。自旋阀结构的核心是一个AFM（反铁磁层）/FM（铁磁层）双层结构，它通过交换各向异性来提供必须的交换偏置。交换偏置效应可以用来作为有效的手段来改变有效各向异性和铁磁谐振频率，这已获得的磁性学术界的注意。

对于某些面内单向磁各向异性软磁金属薄膜，它们的铁磁共振频率可以达到GHz以上，这使得它们在噪声干扰抑制器、陷波滤波器、薄膜电感等微波集成器件中具有广阔的应用前景。于是国内外研究课题组便发展了多种调控手段去提高磁有效各向异性场，如发展倾斜溅射增强磁晶各向异性，发展出梯度共溅射制备方法来提高共振频率等。与此相比，利用交换偏置效应进行调控的效果更为显著。但目前人们利用交换偏置调控软磁金属薄膜微波磁性的主要手段局限于铁磁/反铁磁层的厚度调制。但是，研究表明，降低了铁磁性层的厚度到一定程度时，交换偏磁场和铁磁厚度之间的反比关系将变得不存在；这样的AFM层厚度是无法达到材料的有效渗透率微波吸收的要求。近年来，一些学者通过稀释达到反铁磁交换偏置增强。在这些研究中，带给我们的软磁性金属薄膜微波特性研究重要的启示：铁磁谐振频率，交换偏置磁场及各向异性磁场可以由非磁性反铁磁层中的稀释来完成。

因此，稀释的反铁磁性增强为我们找到了一个新的研究努力方向，让我们能够操纵各向异性的铁磁材料的方向，以便具有单向各向异性。虽然交换偏置现象已经大规模地应用于工业生产中，但我们仍有很多问题亟待解决。首先，我们不能完全理解其微观机制，那么深刻地总结交换偏置效应的物理机制依旧是研究材料的科学和凝聚态物理的方向的重点。其次，虽然普遍认为交换偏置效应是一种界面现象，存在界面相互作用，且它的基本特性和铁磁、反铁磁的材料、厚度、结构以及各种工艺条件有很大的关联[5]。但交换偏置场和各因素之间的关系还没有透彻的、具体的结论。另外交换偏置场强度变得很难去精细调节，这成为其应用过程中的一大难题。所以交换偏置在很多方面还是有工作需要进行。

1。2  铁磁/反铁磁交换偏置的简介与特征

1。2。1  交换偏置简介

  众所周知磁性材料的各向异性可以分为，诱发各向异性，磁晶各向异性，形状各向异性和应力各向异性。交换偏置的起因是，FM铁磁/AFM反铁磁层耦合，是种类较新的单向各向各向异性。一般的铁磁材料的磁滞回线是关于原点呈现中心对称的几何结构。但对于FM/AFM膜层体系，在外部磁场下从高于Neel温度降低到温度Neel温度时，铁磁层中的磁滞回线会发生向左或者向右的平移，对于这种现象我们称之为交换偏置，定义磁滞回线的中心与横轴的交点到中心到原点的距离，称作HEB，就是交换偏置场。HEB增加通常会导致增加矫顽力。图1。1给出了CoO/Co体系中交换偏置的基本特征。如图1。1a 的所示，CoO/ Co颗粒的转矩曲线在顺时针和逆时针方向上明显不重合，二者存在磁滞效应[5]。如图1。1b 所示，当外加的磁场沿着冷却的场方向变化时，磁滞回线会平移。从图中看出是负方向。于是样品的磁滞回线不再关于原点对称。