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随着真空科学技术的提高,特别是分子束外延生长技术的快速发展,人们完全可以制备出各种磁层结构,它的性质可能与块体相比有戏剧性的不同。正是由于磁层结构的奇特性质,使之获得了广泛而潜在的应用。其中由若干相互平行的原子层组成的磁性薄膜是特别重要的,因为它一直作为各种磁现象的实验和理论分析的传统模型。尤其是铁磁/反铁磁交换偏置在巨磁电阻器件中具有重要的应用,引起了物理学及材料学等领域内广大科学家的浓厚兴趣。本文应用量子统计理论的多体格林函数方法,研究了非补偿界面和补偿界面的铁磁/反铁磁双层薄膜系统的交换偏置。
第一章介绍了交换偏置的基本特征和影响交换偏置的一些因素。然后介绍了实验和理论上研究交换偏置的一些主要的研究方法。最后介绍本工作所要研究的内容。
第二章介绍了本文中应用的理论模型-海森堡模型以及计算方法-量子统计理论的多体格林函数方法。
第三章研究了非补偿界面的铁磁/反铁磁薄膜系统的交换偏置。通过对薄膜的厚度、温度以及界面耦合强度的调制,我们得到矫顽力随着铁磁层的厚度增大而增大,而交换偏置则是随着铁磁层的厚度增大而减小,并且和铁磁层的厚度的倒数成线性关系。反铁磁层存在一钉扎深度,如果反铁磁层的厚度小于钉扎深度,则不出现交换偏置。研究结果还表明交换偏置量和矫顽力都随着温度的升高而减小。交换偏置量基本上随界面耦合强度线性增加,可以很好的证明交换偏置量基本是界面效应。
第四章研究了补偿界面的铁磁/反铁磁薄膜系统的交换偏置。通过对薄膜的厚度、温度以及界面耦合强度的调制,得到了和非补偿界面相似的结果。同时结果还显示,铁磁各向异性常数对矫顽力的影响比较大,而对交换偏置量基本没有影响。交换偏置量随温度增加而减小,在截止温度处减小为零。而交换偏置量则是随两个子品格界面耦合常数的差值线性增加,说明补偿界面的交换偏置主要是由界面交换强度的不对称性所导致的。