外延的交换偏置薄膜的界面交换耦合与反磁化机制研究

交换偏置效应由于在磁电子学器件中的广泛应用以及重要的基础研究意义，吸引着科研工作者的广泛关注。以往的研究大多集中于多晶交换偏置体系，单晶外延薄膜由于制备困难从而被关注得较少。外延异质结有着理想的界面原子与磁矩的排列，是研究交换偏置效应的理想体系，该体系的研究对于外延磁性器件的制备与性能控制非常关键。基于我们近期对外延交换偏置体系的初步认识，本项目拟研究Mn基反铁磁合金与铁磁金属构成的外延交换偏置薄膜，控制反铁磁合金的外延生长取向与化学有序度，找出影响界面交换耦合与反磁化机制的关键因素；探索外延交换偏置薄膜在不同的磁性层厚度与构造、系统温度、场冷过程下的磁学性质；通过转角磁测量技术与第一性原理计算，阐明外延交换偏置体系中的复杂磁性行为，包括磁化方向重取向现象的物理机理。通过本项目的研究，比较全面地认识外延交换偏置体系的磁学特性及其控制规律，为该体系在磁性器件中的应用提供材料与工艺方面的参考。

本项目的研究工作主要以外延的FeGa/IrMn交换偏置异质结体系为对象，采用磁控溅射的方法先以不同的倾斜溅射角在MgO单晶衬底上外延FeGa薄膜，在此研究基础上，我们固定一个大的倾斜溅射角来制备FeGa/IrMn交换偏置异质结，并通过改变倾斜溅射方向来获得Ku ∥ Keb和Ku ⊥ Keb两种不同的各向异性结构。通过X射线反射与衍射技术、原子力显微镜、磁光克尔效应测试系统来表征样品的结构、形貌和磁性。本项目系统研究了倾斜溅射对FeGa/MgO和FeGa/IrMn/MgO体系的磁化翻转的影响。