外应力对铁磁/反铁磁体系交换偏置的影响

摘要

巨磁电阻(GMR)效应被人们发现以来，各种相关器件在机电、汽车及高密度信息储存领域得到了广泛的应用。在磁电阻器件实用化过程中对铁磁(FM)/反铁磁(AFM)体系交换偏置的研究显得十分重要。在理论方面人们已经解释了FM/AFM体系交换偏置角度依赖关系中出现阶跃现象的原因，并发现外应力可以有效地控制和调节FM/AFM体系的交换偏置。本文采用能量极小原理与Stoner-Wohlfarth模型，从单轴各向异性、交换各向异性、外应力三方面出发，主要研究了单轴各向异性与交换各向异性相互垂直时，改变外应力的大小和方向对体系磁化反转机制以及角度依赖关系的影响，为人们获得最大的交换偏置场和矫顽场从而优化相关器件的性能提供了理论依据。数值计算表明，改变外应力的大小和方向，导致体系在单稳态与双稳态之间相互转变以及交换偏置角度依赖关系的显著变化。当体系处于单稳态，交换偏置场与矫顽场曲线中只出现四次阶跃现象；当体系处于双稳态时，交换偏置场与矫顽场曲线中将出现八次阶跃现象。相比单轴各向异性与交换各向异性平行的交换偏置体系，改变外应力的方向，角度依赖关系曲线具有明显不同的变化趋势。随着外应力角度的增大，交换偏置场的振荡行为逐渐加强，幅度也随之发生变化。