【摘 要】
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交换偏置是铁磁和反铁磁材料通过界面耦合形成的一种磁相互作用。由于其能使铁磁层形成磁单向各向异性,因而被广泛的应用在自旋阀器件中,极大的促进了磁性存储技术的发展和进步。但是交换偏置形成的理论机制目前还没有被完全认识清楚,存在着一些无法用经典理论模型解释的交换偏置现象。最近,人们发现在IrMn/CoFe体系中利用反铁磁材料IrMn的结构弛豫也可以形成自发交换偏置效应,这一结果为实现交换偏置提供了一种新
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交换偏置是铁磁和反铁磁材料通过界面耦合形成的一种磁相互作用。由于其能使铁磁层形成磁单向各向异性,因而被广泛的应用在自旋阀器件中,极大的促进了磁性存储技术的发展和进步。但是交换偏置形成的理论机制目前还没有被完全认识清楚,存在着一些无法用经典理论模型解释的交换偏置现象。最近,人们发现在IrMn/CoFe体系中利用反铁磁材料IrMn的结构弛豫也可以形成自发交换偏置效应,这一结果为实现交换偏置提供了一种新的方法。然而,影响这类自发交换偏置效应大小的时间因素（结构弛豫时间、等温磁化时间等）还不清楚。本文系统研究了反铁磁IrMn的结构弛豫的时间因素对IrMn/CoFeB中自发交换偏置效应大小的影响。主要的研究成果如下:（1）在无磁场环境下沉积的IrMn/CoFeB样品中,等温磁化可以诱导出自发交换偏置,但是在样品的制备过程中如果对IrMn层进行高温400°C退火,使其具有稳定的结构后,发现等温磁化无法诱导出自发交换偏置,这一结果证实反铁磁IrMn的结构驰豫是导致样品形成自发交换偏置的重要因素。对具有不同驰豫状态的样品实施等温磁化后,发现这些样品的饱和交换偏置场大小没有显著差距,差值在17-22 Oe之间。而且样品在等温磁化最初的48小时内产生的交换偏置场,对饱和交换偏置场的贡献达到52%-63%。这些结果表明只需要IrMn微小的结构驰豫就可以促使IrMn/CoFeB样品在随后的等温磁化过程中形成较大的交换偏置。（2）在加磁场环境中沉积的IrMn/CoFeB样品,制备完成后立即产生了交换偏置,这种现象无法用经典的交换偏置理论解释。对样品进行等温磁化处理后交换偏置大小无明显变化,说明在加磁场生长的样品中IrMn的结构驰豫不再影响交换偏置效应的大小。最后,结合无序的反铁磁IrMn中存在非局域未补偿自旋的相关理论,对加磁场生长的样品中交换偏置的形成机理进行了讨论。
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