近些年来,有研究人员实验发现在反铁磁中加入一定量的非磁材料,可以增强交换偏置,其机制就在于稀释反铁磁后,在反铁磁内部形成冻结的类似自旋玻璃性质的畴态来影响到界面结构形貌,从而调控交换偏置;还有研究人员通过在反铁磁表面或者内部掺入一层杂质层(磁性的或非磁的)来调控交换偏置场的大小,其可能原因在于插入杂质层后造成反铁磁内部磁矩的混乱,从而影响到界面的结构。由于交换偏置场可以被这种磁矩的混乱所调控,加上稀释反铁磁效应被人们逐渐认识,因此我们可以较为准确的调控交换偏置场的大小,从而使得交换偏置效应的应用前景更加明朗。
交换偏置现象作为一种界面效应还对很多因素改变很敏感,如晶粒尺寸、冷却场大小、温度等等,它们都会对HE产生了很大的影响。
1。3 交换偏置中反铁磁稀释效应的研究
1。4 磁各向异性分类
1。4。1 磁晶各向异性
如果磁性物质为单晶,那么其磁各向异性与其内部固有的晶体结构相关,这种磁各向异性就叫做磁晶各向异性(magnetocrystalline anisotropy),与此相关的能量即为磁晶各向异性能(magnetocrystauine anisotropy energy) [21]。原子的磁矩是由于多种因素造成的。比如电子轨道自旋磁矩以及旁边的原子的电子的这些磁矩相互耦合。并且,这些作用会受晶格取向因素的影响,这就是为什么会产生磁晶各向异性。在一个单晶体中,磁化强度随磁场变化的原因就是因为存在磁晶各向异性。
传统上通过选择合适的成分制备合金,并用适当的处理(例如磁场退火)是最常见的改变磁晶各向异性方法,早已知道在合金中有不同的原子对,这些原子对排列的改变是导致上述处理改变磁晶各向异性的原因[22]。有一种特别的情况就是,界面和表面,这也可认为成是晶体各向异性的原因。
1。4。2 磁场感生各向异性
在合金或化合物中,无论是晶态或非晶态,都可以通过低于居里点下的适当的工艺处理,使两种不同原子在某一方向形成同类原子对或更多的同类原子链,这样会形成磁各向异性,可称之为磁场感生的各向异性[23]。文献综述
一般采取的处理方法有磁场热处理或轧制等。对于薄膜软磁材料,在制备的过程中施加一个一定强度的外加磁场,在某些情况下可以获得磁场感生磁各向异性。随着真空条件下溅射镀膜技术的发展应用,加磁场诱导单轴磁各向异性产生的手段获得了广泛的认可。这种方法的优点是所沉积的薄膜可以容易找得薄膜的EA易磁化轴和HA难磁化轴,不足是是沉积薄膜面内各向异性场都比较弱,这样在高频谱范围内的性能有所不足。
1。4。3 交换各向异性
交换各向异性又叫做单向各向异性,它来源于铁磁和反铁磁界面上的交换作用,近年来可在多层膜或者合金中均可观察到并加以应用[24]。比如,将直径约为十几个纳米到一百纳米左右范围的钴的超细微粉表面,均匀的覆盖上一薄层氧化钴,Co呈铁磁性,CoO呈反铁磁性。随后在1T的磁场中从CoO的奈耳温度(293K)以上冷却到77K,就会由于Co/CoO界面上自旋之间的交换作用而感生出这样的交换各向异性。