Исследование влияния магнитного поля на распределение намагниченности в трехслойных ферромагнитно-антиферромагнитных спиновых системах

Получена 27 марта 2020; Принята 18 мая 2020;
Цитирование: С.В. Белим. Исследование влияния магнитного поля на распределение намагниченности в трехслойных ферромагнитно-антиферромагнитных спиновых системах. Письма о материалах. 2020. Т.10. №3. С.272-276
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-3-272-276

Аннотация

Зависимость величин магнитного поля перемагничивания пленок от температурыВ статье проведено исследование трехслойных спиновых систем из двух ферромагнитных пленок, разделенных антиферромагнитной пленкой, используемых в устройствах спинтроники. Рассмотрены пленки, описываемые моделью Изинга. Ферромагнитные пленки выполнены из различных материалов. Одна ферромагнитная пленка является магнитомягкой, вторая — магнитотвердой. Исследовано поведение системы во внешнем магнитном поле. Компьютерное моделирование выполнено с помощью алгоритма Метрополиса. Для каждой из пленок введен свой параметр порядка. Для определения параметров модели использована теория конечноразмерного скейлинга. Рассмотрены системы с различным отношением обменных интегралов. Для каждой из пленок определена температура фазового перехода с помощью куммулянтов Биндера. Построена фазовая диаграмма системы при различных отношениях обменных интегралов. Показано, что введение антиферромагнитной пленки снижает связь между ферромагнитными пленками. Выделены фазы, которые могут быть использованы при проектировании устройств спинтроники. Найдена зависимость температуры фазового перехода от толщины пленки. Определена зависимость магнитного поля переключения намагниченности магнитомягкой пленки от температуры и значения обменного интеграла. Вычислено максимальное значение магнитного поля, приводящее к изменению намагниченности только одной пленки. Показано, что с ростом температуры уменьшается значение минимального магнитного поля переключения намагниченности. Увеличение значения обменного интеграла ведет к росту минимального значения напряженности магнитного поля переключения намагниченности. Для тонких пленок зависимость минимальной напряженности магнитного поля слабо зависит от толщины пленки. Значения исследуемых магнитных полей значительно меньше предельного магнитного поля для антиферромагнитной пленки и не приводит к подавлению антиферромагнитного порядка.

Ссылки (19)

1. M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. N. Van Dau, F. Petroff, P. Etienne, G. Creuzet, A. Friederich, J. Chazelas. Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988). Crossref
2. A. Barthelemy, A. Fert. Phys. Rev. B. 43, 13124 (1991). Crossref
3. Y. Li, K. Baberschke. Phys. Rev. Lett. 68, 1208 (1992). Crossref
4. F. Huang, M. T. Kief, G. J. Mankey, R. F. Willis. Phys. Rev. B. 49, 3962 (1994). Crossref
5. C. H. Chen, Y. H. Cheng, C. W. Ko, W. J. Hsueh. Appl. Phys. Lett. 107, 152401 (2015). Crossref
6. A. Vedyayev, N. Ryzhanova, B. Dieny, N. Strelkov. Phys. Lett. A. 355, 243 (2006).2006.01.091. Crossref
7. E. Birsan. Acta Physica Polonica A. 117, 500 (2010). Crossref
8. V. V. Prudnikov, P. V. Prudnikov, D. E. Romanovskii. Jetp Lett. 102, 668 (2015). Crossref
9. Ch. Song, Y. You, X. Chen, X. Zhou, Y. Wang, F. Pan. Nanotechnology. 29, 112001 (2018). Crossref
10. H. Sato, S. Saito, S. Mizuno, K. Akahane, H. Uchida. Electronics and Communications in Japan. 198, 27 (2017). Crossref
11. X. Qi, F. Hao, X. Li, Y. Li, Z. Lu. AIP Advances. 9, 105008 (2019). Crossref
12. M. Weigel. International Journal of Modern Physics C. 23 (8), 1240002 (2012). Crossref
13. D. P. Landau, K. Binder. Phys. Rev. B. 17, 2328 (1978). Crossref
14. S. V. Belim, E. V. Trushnikova. Journal of Physics: Conf. Series. 1210, 012011 (2019). Crossref
15. S. V. Belim, E. V. Trushnikova. Letters on Materials. 8 (4), 440 (2018). Crossref
16. U. Kilic, C. A. Ross, C. Garcia. Phys. Rev. Appl. 10, 034043 (2018). Crossref
17. Z. M. Dai, W. Liu, X. T. Zhao, Z. Han, D. Kim, C. J. Choi, Z. D. Zhang. J. Appl. Phys. 120 (16), 163906 (2016). Crossref
18. J. G. Choi, B. U. Kang, S. S. Lee, P. Khajidmaa. Journal of the Korean Magnetic Society. 29 (2), 42 (2019). Crossref
19. T. Shiroyama, Y. Sakuraba, T. Nakatani, H. Sepehri-Amin, J. M. Jung, K. Hono. J. Appl. Phys. 124 (16), 163910 (2018). Crossref

Финансирование на английском языке

1. Российский фонд фундаментальных исследований - 20-07-00053