磁晶各向异性梯度对硬磁/软磁多层膜磁性能的影响

摘要

本文通过微磁学方法，系统计算了在垂直取向和平行取向下，交换耦合双层膜FePt(60 nm)/Fe(5 nm)、FePt(30 nm)/Fe(10 nm)/FePt(30 nm)三层膜和[FePt(6nm)/C(1，2，3，4，5nm)]5/Fe(5 nm)/[C(5，4，3，2，1nm)/FePt(6 nm)]5梯度模的磁矩空间分布、角度分布和磁滞回线。主要研究结果如下:
　　1)无论是垂直取向还是平行取向，在磁化反转过程中磁矩均是从边缘开始偏转;不同的是垂直取向下，双层膜在退磁过程中出现了Vortex态，三层膜中出现了“S”态，梯度薄膜则直接从一致取向状态完全反转。平行取向下，双层膜在磁化反转过程中并未出现Vortex态，而是出现的左右对称的“C”态和“树叶”态，三层膜和梯度薄膜在退磁过程中仅出现了左右对称的“C”态;磁矩的不同分布情况与退磁能、外场和易轴的取向、材料的磁晶各向异性、形状各向异性能等因素有关。
　　2)从角度分布图上，我们可以发现垂直取向和平行取向有共同点:双层膜成核是在软磁表面，而三层膜和梯度薄膜则是在软磁中心，并且三层膜与梯度薄膜的角度分布关于软磁中心对称减小的;在硬软磁界面处的磁矩不会出现跳变，是一个连续的角度分布过程，这主要是因为硬软磁界面处强的交换耦合作用。不同的是:随着外场的进一步减小，垂直取向下畴壁的扩展速度更大，这主要是由于垂直取向下退磁能的影响。
　　3)从磁滞回线图上，我们可以看到:在垂直取向下，双层膜在退磁过程中因为强的界面交换耦合作用，出现了Asti等人磁相图中的交换弹簧磁体;三层膜中出现了退耦合磁体;梯度薄膜由于具有更强的交换耦合作用，出现了刚性磁体。平行取向下，磁滞回线几乎都呈矩形，方形度比垂直取向更高，这说明平行取向下界面间的交换耦合作用更强，可以看作刚性磁体。
　　4)通过对矫顽力的分析，我们发现在垂直取向下:由于硬软磁间的交换耦合作用，双层膜FePt(60 nm)/Fe(5 nm)的矫顽力低于FePt薄膜;三层膜的矫顽力低于双层膜的矫顽力，这主要是因为畴壁的成核发生在软磁中心，相互对称的硬磁在软磁的帮助下，可以在较低的外场下偏转;梯度模的矫顽力低于三层膜，主要是因为梯度模FePt-C的形成和软磁Fe共同作用形成了一个准连续变化的Ku值，Ku差值将导致低的矫顽力。平行取向下的成核场、矫顽力都比垂直取向下的低，但是在平行取向下三层膜的矫顽力与双层膜的矫顽力差不多，并没有像垂直取向下三层膜的矫顽力低于双层膜，这均主要由于退磁能的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 磁性材料

1．1．1 磁性的分类

1．1．2 磁性材料的分类

1．2 磁记录

1．2．1 磁记录的原理

1．2．2 磁记录模式

1．2．3 高密度磁记录介质性能的要求

1．3 软／硬磁交换耦合复合介质的国内外研究现状

1．4 本论文的主要内容

第二章 微磁学

2．1 微磁学理论

2．1．1 磁化反转理论

2．1．2 磁畴理论

2．2 微磁学中的基本能量

2．3 微磁学的数值计算方法

2．4 微磁学模拟软件OOMMF的简介

第三章 垂直取向各向异性梯度对多层膜磁性能的影响

3．1 计算模型

3．2 磁矩分布

3．2．1 双层膜的磁矩分布

3．2．2 多层膜的磁矩分布

3．3 角度分布

3．3．1 双层膜的角度分布

3．3．2 多层膜的角度分布

3．4 磁滞回线

3．5 小结

第四章 平行取向各向异性梯度对多层膜磁性能的影响

4．1 计算模型与方法

4．2 磁矩分布

4．2．1 双层膜的磁矩分布

4．2．2 多层膜的磁矩分布

4．3 角度分布

4．3．1 双层膜的角度分布

4．3．2 多层膜的角度分布

4．4 磁滞回线

4．5 小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

在校期间科研成果