Изучение поля обменного смещения в ферромагнитной пленке на антиферромагнитной подложке

Получена: 09 января 2021; Исправлена: 28 января 2021; Принята: 12 февраля 2021
Цитирование: С.В. Белим. Изучение поля обменного смещения в ферромагнитной пленке на антиферромагнитной подложке. Письма о материалах. 2021. Т.11. №2. С.129-134
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-2-129-134

Аннотация

Смещение петли гистерезиса ферромагнитной пленки при нагревании системы.В статье проведено исследование обменного подмагничивания в ферромагнитной пленке на антиферромагнитной подложке. Эти системы широко используются в устройствах спинтроники для закрепления состояния одного из ферромагнетиков. Для исследования использован метод компьютерного моделирования. Использованы модель Изинга и алгоритм Метрополиса. Рассмотрен случай тонкой ферромагнитной пленки на полубесконечной антиферромагнитной подложке. Рассмотрен случай слоистого антиферромагнетика. Величина обменного взаимодействия для антиферромагнетика ниже, чем для ферромагнитной пленки. Вследствие этого температура Нееля подложки ниже температуры Кюри ферромагнитной пленки. Для обеих составляющих системы определены температуры фазовых переходов. Поле обменного подмагничивания создается обменным взаимодействием на границе соприкосновения пленки с подложкой. При температурах выше температуры Нееля поверхностных слой антиферромагнетика не является компенсированным и не создает обменного подмагничивания. Исследована зависимость поля обменного подмагничивания от температуры системы. Обменное подмагничивание вызывает смещение петли гистерезиса. Положение центра петли гистерезиса определяет величину поля обменного подмагничивания. С понижением температуры происходит рост шахматной намагниченности антиферромагнитной подложки и магнитного момента пограничного слоя спинов. Проведен компьютерный эксперимент. Показано, что зависимость поля обменного подмагничивания от температуры вблизи точки фазового перехода антиферромагнетика линейная. При дальнейшем понижении температуры происходит переход на постоянную величину обменного подмагничивания. Этот переход связан с достижением максимума шахматной намагниченности антиферромагнитной подложки. Показано, что при понижении температуры происходит увеличение ширины петли гистерезиса. Зависимость ширины петли гистерезиса от температуры также является линейной. Проведено сравнение с результатами реальных экспериментов.

Ссылки (25)

1. J. Nogues, J. Sort, V. Langlais, V. Skumryev, S. Surinach, J. S. Munoz, M. D. Baro. Physics Reports. 422 (3), 65 (2005). Crossref
2. J. Nogues, I. K. Schuller. J. Magn. Magn. Mater. 192, 203 (1999). Crossref
3. M. Kiwi. J. Magn. Magn. Mater. 234, 584 (2001). Crossref
4. A. E. Berkowitz, T. Kentaro. J. Magn. Magn. Mater. 200, 552 (1999). Crossref
5. K. Takano, R. H. Kodama, A. E. Berkowitz, W. Cao, G. Thomas. Phys. Rev. Lett. 79, 1130 (1997). Crossref
6. W. H. Meiklejohn. J. Appl. Phys. 33 (3), 1328 (1962). Crossref
7. D. Mauri, H. C. Siegmann, P. S. Bagus, E. Kay. J. Appl. Phys. 62 (7), 3047 (1988). Crossref
8. G. Scholten, K. Usadel, U. Nowak. Physical Review B. 71 (6), 1 (2005). Crossref
9. H. Ohldag, H. Shi, E. Arenholz, J. Stohr, D. Lederman. Physical Review Letters. 96 (2), 1 (2006). Crossref
10. D. Suess, M. Kirschner, T. Schrefl, J. Fidler, R. L. Stamps, J.-V. Kim. Phys. Rev. B. 67, 054419 (2003). Crossref
11. O. Billoni, A. Tamarit, S. Cannas. Physica B. 384, 184 (2006). Crossref
12. J. Spray, U. Nowak. Journal of Physics D: Applied Physics. 39, 4536 (2006). Crossref
13. Y. Sakurai, H. Fujiwara. J. Appl. Phys. 93 (10), 8615 (2003). Crossref
14. J.-V. Kim, R. L. Stamps. Phys. Rev. B. 71, 094405 (2005). Crossref
15. S. V. Belim. Letters on Materials. 10 (3), 272 (2020). (in Russian) [С.В. Белим. Письма о материалах. 10 (3), 272 (2020).]. Crossref
16. S. V. Belim, S. S. Belim. Journal of Physics: Conference Series. 1697, 012098 (2020). Crossref
17. S. V. Belim, I. B. Larionov. Journal of Physics: Conference Series. 1546, 012111 (2020). Crossref
18. O. V. Billoni, S. A. Cannas, F. A. Tamarit. J. Phys.: Condens. Matter. 23, 386004 (2011). Crossref
19. D. P. Landau, K. Binder. Phys. Rev. B. 17, 2328 (1978). Crossref
20. U. Wolff. Physical Review Letters. 62, 361 (1988). Crossref
21. J. S. Wang, R. H. Swendsen. Physica A. 167, 565 (1990). Crossref
22. S. K. Giri and T. K. Nath, J. Nanosci. Nanotechnol. 14, 1209 (2014). Crossref
23. M. Meinert, B. Buker, D. Graulich, M. Dunz. Phys. Rev. B. 92, 144408 (2015). Crossref
24. P. Zilske, D. Graulich, M. Dunz, M. Meinert. Appl. Phys. Lett. 110, 192402 (2017). Crossref
25. N. I. Solin, S. V. Naumov, S. V. Telegin et al. J. Exp. Theor. Phys. 125, 1096 (2017). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование