交换弹簧与交换偏置磁性多层膜的微磁学研究

摘要

交换弹簧磁性多层膜由于结合了硬磁相的高矫顽力和软磁相的高剩磁，对于获得高性能的永磁材料和磁存储材料有重要意义。这种磁体的磁化反转过程和矫顽力机制引起了科学家的浓厚兴趣。本论文运用微磁学方法，解析地计算了交换耦合磁性多层膜的成核场以及成核时的磁矩角度分布。发现随着软磁相厚度的增加，成核场连续地由硬磁相各向异性场减小到软磁相的各向异性场，没有出现有些研究小组在成核场曲线中观察到的平台或峰值。经过仔细分析，我们的计算更加合理并且与实验数据符合得更好。成核场随硬磁相厚度增大而增大，但是只有在硬磁相厚度很小时这种作用才明显。磁矩分布在成核以后才能完全确定，成核时只能得到相对的分布。我们还求解了垂直取向Nd2Fe14B/α-Fe磁性三层膜的磁矩分布以及磁滞回线随软磁相厚度的变化，考虑了退磁能量项的影响。发现随着软磁相厚度的增加，剩磁有一个峰值，理论矫顽力从等于成核场(同时也等于钉扎场)，到等于钉扎场，再到小于钉扎场，矫顽力机制由成核变为钉扎。上述计算和结论也适用于其它物质的交换弹簧磁性多层膜。 铁磁/反铁磁体系的交换偏置是磁学领域的另一个热门课题。科学家提出了不少模型来解释交换偏置的产生机制，但都有一定的缺陷。本论文探讨了基于反铁磁体中转动自旋和钉扎自旋相互竞争的交换偏置(EB)模型，发现可能的EB模型实际上都可以归为某种成核模型。根据成核场取最小值可以确定转动一钉扎界面。提出界面处磁性参数呈指数关系连续变化的模型，并据此推导出完全一致转动和部分一致转动的成核场，得到交换偏置场和矫顽力的公式，结果与实验符合得较好。这种方法为解释交换偏置机制提供了一种新的视角。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1磁性和磁性材料

1.1.1物质的磁性

1.1.2磁性功能材料

1.2交换弹簧磁性多层膜及其研究现状

1.3交换偏置磁性多层膜及其研究现状

1.4本论文的研究内容和意义

第二章磁化反转理论

2.1 Stoner-Wohlfarth模型(S-W模型)

2.2磁畴壁移动模型

2.3唯象方法

2.4微磁学方法

2.4.1微磁学的发展及现状

2.4.2布朗方程

第三章交换耦合磁性多层膜的成核

3.1引言

3.2计算模型

3.3计算方法

3.4计算结果及讨论

3.4.1成核场

3.4.2成核时的磁矩角度分布

3.5结语

第四章垂直取向Nd2Fe14B/α-Fe磁性三层膜的磁化反转

4.1引言

4.2模型与计算方法

4.3计算结果及讨论

4.3.1成核场

4.3.2钉扎场

4.3.3磁矩分布

4.3.4磁滞回线

4.4结语

第五章交换偏置中的部分一致转动成核模型

5.1 MB模型

5.2其它模型

5.3我们的模型

5.4计算结果及讨论

第六章总结与展望

参考文献

致谢

在校期间科研成果