界面自旋阻挫态对交换偏置效应的影响

交换偏置效应是磁记录技术的重要基础之一，其物理本质及如何调控交换偏置效应一直是磁学和磁性材料研究的重点。实验和理论研究表明，铁磁/反铁磁界面少数自旋的无序性是破坏界面反铁磁对称性并导致交换偏置效应的主要原因。本项目将从实验和计算机模拟两方面入手，系统研究界面自旋阻挫对交换偏置效应的影响。利用磁控溅射和分子束外延技术，制备多种交换偏置多层膜结构，系统研究钉扎层界面从无序的自旋阻挫态逐渐过渡到有序的铁磁或反铁磁态，交换偏置效应的变化规律以及交换偏置场对自旋阻挫的影响。进一步建立微磁学模型，利用Monte Carlo法进行模拟计算，并对比实验结果，深入研究界面自旋阻挫对交换偏置效应的影响，探究交换偏置效应的物理机制，从而促进磁记录和自旋电子学的研究工作。

基于巨磁电阻效应和交换偏置效应的磁性自旋阀传感器是超高密度磁记录及自旋电子学器件的基础。交换偏置效应的物理本质及如何调控交换偏置效应一直是磁学和磁性材料研究的重点之一。实验发现铁磁层和反铁磁层间的界面自旋无序是交换偏置效应产生的重要因素。本项目深入系统的研究了不同磁序的钉扎层、磁性层对交换偏置效应的影响。重要的研究成果如下：.1..在铁磁/随机交换反铁磁薄膜结构中，交换偏置场随钉扎层界面磁矩的无序度增大显著增大。交换偏置场与钉扎层界面被钉扎磁矩成正比，矫顽场与钉扎层界面可翻转磁矩成线性关系。钉扎层界面在交换偏置的阻塞温度处可能存在一个磁相变。.2..在铁磁/反铁磁核壳纳米颗粒中，反铁磁壳层中适当的非磁性缺陷可以增加界面无序度，有助于增大交换偏置场，并增大矫顽力。.3..在掺杂反铁磁/理想反铁磁薄膜结构中存在着交换偏置效应。.4..通过定义自旋无序系统的信息熵区分了自旋玻璃系统和顺磁系统。