Heusler合金临界团簇自旋玻璃交换偏置效应及机理的研究

The exchange bias effect is a cornerstone of the ultra-high density magnetic storage technology. Due to its rich physical properties, Heusler alloys have become a hotspot in the study of exchange bias effects. How to obtain excellent exchange bias effect and its mechanism has been the focus of attention. With this purpose, we propose a new idea to study exchange bias effect on critical cluster spin glass in Heusler alloys. Accordingly, we had conducted a preliminary study and found that the critical cluster spin glass in the alloy has a large correlation with the optimal exchange bias effect after zero field cooling.. Here, based on our previous results, we are willing to conduct in-depth studies on exchange bias effect and mechanism on critical cluster spin glass under different cooling fields from following three aspects: macroscopic properties, microstructure, and theoretical analysis. Through the research of this project, not only the efficiency of obtaining excellent exchange bias effect in the series of alloys will be greatly improved, but also the mechanism of the exchange bias effect base on the critical cluster spin glass will be theoretically explored. And it provides an effective to discover new materials with excellent exchange bias effect.

交换偏置效应是实现超高密度磁记录的关键物理基础之一。Heusler合金因其丰富的物理特性，成为研究交换偏置效应的热门材料体系。如何获得优异的交换偏置效应及其产生的机理一直是研究中重点关注的问题。基于此，本项目提出基于临界团簇自旋玻璃研究Heusler合金交换偏置效应的新思路。为此，我们进行了前期的基础研究，发现在零场冷却下，合金中的临界团簇自旋玻璃与最优交换偏置效应存在着较大关联。在此研究基础之上，我们拟从宏观性能、微观结构、理论分析等三个方面，对不同冷却场下临界团簇自旋玻璃与交换偏置效应的关联性及物理机理进行深入研究。通过本项目的研究，不仅会极大提高获得优异交换偏置效应的效率，同时也将从理论上阐述临界团簇自旋玻璃对交换偏置效应的影响机理，为探索和发现具有优异交换偏置效应的新材料提供一种有效途径。

交换偏置效应是指在降温的过程中，施加一个外部的磁场，当温度低于反铁磁材料的奈尔温度时，由于钉扎作用和交换耦合作用使得磁滞回线沿磁场轴在测量的过程中发生偏移的现象。交换偏置效应是磁记录介质的物理基础，在磁性存储器的应用中已经产生了巨大的经济效益。如何获得更为优异的交换偏置效应及其产生的机理一直是研究中重点关注的问题。针对以上问题，本项目在执行期内围绕基于临界团簇自旋玻璃研究Heusler合金交换偏置效应的新思路展开了多项工作，包括通过Ni50MnxGa50-x及同一主族的不同元素（Si、Ge、Sn）和不同主族的元素（In，Sn 和Sb）分别替代Z元素，构建不同的Ni50Mn38Ga12-xZx 合金体系，研究临界团簇自旋玻璃在不同合金体系中的形成规律，同时阐明了临界团簇自旋玻璃对交换偏置效应影响的物理机理，顺利的完成本项目的研究内容和关键问题。此外，在项目执行过程仲，我们通过利用显微技术观测临界团簇自旋玻璃附近的磁畴结构、分布和取向、及外场下的演化规律，建立起其与交换偏置效应的关联。