【摘 要】
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调控电子自旋的磁矩方向是自旋电子学重点关注的科学问题。巨磁电阻效应的发现促使人们对基于铁磁/反铁磁体系的交换偏置效应调控自旋磁矩产生了极大兴趣。近几十年里,大多数
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调控电子自旋的磁矩方向是自旋电子学重点关注的科学问题。巨磁电阻效应的发现促使人们对基于铁磁/反铁磁体系的交换偏置效应调控自旋磁矩产生了极大兴趣。近几十年里,大多数研究者对交换偏置现象的研究聚焦于铁磁材料居里温度(T_C)高于反铁磁材料奈尔温度(T_N)的铁磁/反铁磁体系,而对奈尔温度高于居里温度的体系研究相对较少,对于奈尔温度高于居里温度的铁磁/反铁磁体系交换偏置效应的研究不仅会有助于对交换偏置机理的深入理解,而且对基于电子自旋调控的自旋电子器件的设计提供有益的指导。本文研究T_CT_N温度范围内,铁磁层依然存在磁滞行为,矫顽力与交换偏置场仍然存在。该行为说明由于FM/AFM的界面交换耦合作用,使得铁磁层中存在净自旋,相当于提高了铁磁层的居里温度。(2)Tb/Cr双层膜中当外加磁场方向与冷却场方向一致时,交换偏置场符号为正;当外加磁场方向与冷却场方向相反时,交换偏置场符号为负;交换偏置场H_E的大小随着冷却场的增强先增大后减小。矫顽力H_C随着冷却场的增加单调增大最后趋于平稳。我们认为Tb/Cr薄膜样品中的上述现象是由塞曼能与界面间的交换耦合能之间的竞争所导致。(3)对于Tb/Cr多层薄膜样品,其矫顽力随着温度的上升先减小后增大,而且当温度处于居里温度附近时,出现“双磁滞”现象。该行为可能来源于随着温度的变化金属铬中的I-SDW和C-SDW磁结构的体积比发生变化,从而导致了矫顽力与温度之间的非单调变化关系。(4)对于Gd/Cr多层薄膜样品,交换偏置场和矫顽力受样品的退火温度、测量温度和外加冷却场的影响并呈现以下行为:不同退火温度样品的交换偏置场随着测试温度的上升而表现不同,而且当温度上升至奈尔温度时三个样品依然存在矫顽力;随着外加冷却场的增大,退火温度较高的两个样品出现交换偏置场从负值到正值的变化。这一现象可能是随着冷却场的变化,薄膜样品中的交换耦合能与静磁能之间的竞争所导致。综上所述,对于T_CT_N的FM/AFM薄膜体系相比呈现出不一样的规律,尤其是在T_CT_N温区出现反常行为。相信本文的研究结果对于调控T>T_C温区的自旋磁矩提供参考作用以及对交换偏置效应机理的深入理解将会有一定的促进作用。
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