NiFe/FeMn体系交换偏置效应的研究

摘要

随着磁电子学的发展，磁性传感器，磁记录磁头和非挥发性存储器因其广泛的应用前景受到极大的关注和研究，而其中铁磁/反铁磁多层膜的交换偏置起了重要作用。本文通过交换耦合的方式，把两种类型的磁各向异性作用于铁磁/反铁磁交换偏置体系的反铁磁钉扎层上，系统地研究附加的这些各向异性对反铁磁钉扎层性能的影响。
　　 一是交换偏置的单向各向异性作用于另一较薄反铁磁层：对于Ta(5nm)/NiFe(15nm)/FeMn(t)/NiFe(10nm)/FeMn(15nm)/Ta(5nm)体系，通过调整中间FeMn层厚度t值发现：当t值为2.0nm时即可出现大小为2.8 kA/m的交换偏置场，而 Ta(5 nm)/NiFe(15nm)/FeMn(d)/Ta(5nm)双层膜体系的临界厚度dc约为3.0nm。
　　 二是硬磁薄膜的单轴各向异性作用于较薄反铁磁层：在FePt/FeMn/NiFe钉扎体系中，成功制备了具有L10有序相的硬磁FePt，其矫顽力达到了728 kA/m。系统研究了L10相FePt不同磁化状态下的FePt(50nm)/FeMn(4.5nm)/NiFe(15nm)/Ta(5nm)多层膜，实验发现充磁FePt体系的交换偏置场为8.4kA/m，而未充磁FePt体系的交换偏置场仅为2.0kA/m。硬磁FePt磁化后再进行磁场退火其交换偏置场较未磁化直接磁场退火明显增大。
　　 实验表明，正如交换偏置可以增强铁磁颗粒的稳定性一样，也可以利用铁磁/反铁磁间的交换耦合来增强反铁磁颗粒的各向异性和稳定性。