交换偏置是指铁磁/反铁磁体系在外磁场中从高于反铁磁材料的奈尔温度冷却到低温后,铁磁材料的磁滞回线沿磁场轴方向偏离原点,同时伴随矫顽力增加的现象。交换偏置效应是自旋阀、磁隧道结的重要基础,在信息存储技术领域有着广泛的应用前景。近年来,基于柔性衬底的磁性薄膜和自旋电子学器件引起了人们的广泛兴趣,柔性衬底杨氏模量小,易形变,基于柔性衬底的交换偏置异质结对外加应变的响应将变得更加敏感。
目前,中科院磁性材料与器件重点实验室李润伟研究团队在柔性PET衬底上制备出了性能优异的Fe81Ga19/Ir20Mn80异质结,系统地研究了铁磁/反铁磁厚度、应变对交换偏置的影响。研究发现,当垂直于交换偏置方向施加应变时,FeGa/IrMn异质结磁滞回线的矩形度随着张应变的增大而减小,随压应变的增大而增大;矫顽力随应变的增大而增大;交换偏置场随张应变的增大略微减小,随压应变的增大大幅减小。为解释交换偏置场随张、压应变的改变,而呈现出不同的减小规律的现象,考虑FM、AFM沿交换偏置方向均存在分布,使用一致转动模型拟合,我们从理论上对应变可调的交换偏置实验结果进行了定性的解释。
该研究结果对于柔性磁电子学器件的研发具有重要意义,论文发表在Appl. Phys. Lett. 102, 022412 (2013) (详细内容参见:http://dx.doi.org/10.1063/1.4776661),该研究工作获得973子课题、国家自然科学基金(11174302)、国家重点基础研究项目(2012CB933004)宁波科技创新团队(2011B82004,2009B21005)等项目支持。
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