Вплив нанорозмірного ефекту та немагнітного розбавлення на міжшарову обмінну взаємодію в багатошарових структурах Fe–Cr/Cr
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe65.10.898Ключові слова:
феромагнiтна плiвка, багатошарова наноструктура, розмiрний ефект, мiжшарова обмiнна взаємодiя, розбавлений феромагнiтний сплавАнотація
Дослiджено магнiтнi властивостi обмiнно зв’язаних багатошарових наноструктур [FexCr100−x(d)/Cr(dCr)]×8 (d = 2, 3 i 5 нм; x = 37, 45, 50 i 55 ат.% Fe; dCr = 1,2 та 3,0 нм). Аналiз проводиться для структур з антиферомагнiтним типом мiжшарової обмiнної взаємодiї (dCr = 1,2 нм) та структур з вiдсутнiм мiжшаровим зв’язком (dCr = 3 нм). Виявлено значнi змiни у значеннях намагнiченостi насичення та константи мiжшарової взаємодiї в залежностi вiд товщини шарiв Fe–Cr та їх немагнiтного розбавлення. Встановлено, що цi параметри по-рiзному впливають на мiжшарову обмiнну взаємодiю. Це пояснюється взаємозв’язком мiж нанорозмiрним ефектом, чутливим до товщини Fe–Cr шарiв, та магнiтною поляризацiєю iнтерфейсiв Fe–Cr/Cr, яка пропорцiйна концентрацiї Fe.
Посилання
P. Gr¨unberg et al. Layered magnetic structures: Evidence for antiferromagnetic coupling of Fe layers across Cr interlayers. J. Appl. Phys. 61, 3750 (1986). https://doi.org/10.1063/1.338656
M.N. Baibich et al. Giant magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices. Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.61.2472
G. Binasch, P. Gr¨unberg, F. Saurenbach, W. Zinn. Enhanced magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange. Phys. Rev. B 39, 4828 (1989). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.39.4828
P. Gr¨unberg. Layered magnetic structures: History, highlights, applications. Phys. Today 54, 31 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1381100
I. ˇ Zuti'c, J. Fabian, S. Das Sarma. Spintronics: Fundamentals and applications. Rev. Mod. Phys. 76, 323 (2004). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.76.323
J. Sinova, I. ˇ Zuti'c. New moves of the spintronics tango. Nat. Mater. 11, 368 (2012). https://doi.org/10.1038/nmat3304
P. Bruno. Interlayer exchange coupling: A unified physical picture. J. Magn. Magn. Mater. 121, 248 (1993). https://doi.org/10.1016/0304-8853(93)91197-F
M.D. Stiles. Exchange coupling in magnetic heterostructures. Phys. Rev. B 48, 7238 (1993). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.48.7238
L. N'eel. Magnetisme-sur un nouveau mode de couplage entre les animantations de deux couches minces ferromagnetiques. Compt. Rend. 255, 1676 (1962).
J.C.S. Kools, W. Kula, D. Mauri, T. Lin. Effect of finite magnetic film thickness on N'eel coupling in spin valves. J. Appl. Phys. 85, 4466 (1999). https://doi.org/10.1063/1.370376
S.S.P. Parkin, N. More, K.P. Roche. Oscillations in exchange coupling and magnetoresistance in metallic superlattice structures: Co/Ru, Co/Cr, and Fe/Cr. Phys. Rev. Lett. 64, 2304 (1990). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.64.2304
S.S.P. Parkin, R.Bhadra, K.P. Roche. Oscillatory magnetic exchange coupling through thin copper layers. Phys. Rev. Lett. 66, 2152 (1991). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.66.2152
S. Bandiera et al. Comparison of synthetic antiferromagnets and hard ferromagnets as reference layer in magnetic tunnel junctions with perpendicular magnetic anisotropy. IEEE Magn. Lett. 1, 3000204 (2010). https://doi.org/10.1109/LMAG.2010.2052238
Y.-C. Lau, D. Betto, K. Rode, J.M.D. Coey, P. Stamenov. Spin-orbit torque switching without an external field using interlayer exchange coupling. Nat. Nanotechnol. 11, 758 (2016). https://doi.org/10.1038/nnano.2016.84
T. Newhouse-Illige et al. Voltage-controlled interlayer coupling in perpendicularly magnetized magnetic tunnel junctions. Nat. Commun. 8, 15232 (2017). https://doi.org/10.1038/ncomms15232
J.G. Zhu. Spin valve and dual spin valve heads with synthetic antiferromagnets. IEEE Trans. Magn. 35, 655 (1999). https://doi.org/10.1109/20.750623
S. Parkin et al. Magnetically engineered spintronic sensors and memory. Proc. IEEE 91, 661 (2003). https://doi.org/10.1109/JPROC.2003.811807
J.M. Slaughter et al. Fundamentals of MRAM technology. J. Supercond. 15, 19 (2002).
A. Bergman et al. Ultrafast switching in a synthetic antiferromagnetic magnetic random-access memory device. Phys. Rev. B 83, 224429 (2011). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.83.224429
D. Apalkov, B. Dieny, J.M. Slaughter. Magnetoresistive random access memory. Proc. IEEE 104, 1796 (2016). https://doi.org/10.1109/JPROC.2016.2590142
R.A. Duine, K.-J. Lee, S.S.P. Parkin, M.D. Stiles. Synthetic antiferromagnetic spintronics. Nat. Phys. 14, 217 (2018). https://doi.org/10.1038/s41567-018-0050-y
E.V. Gomonay, V.M. Loktev. Spintronics of antiferromagnetic systems (Review Article). Low Temp. Phys. 40, 17 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4862467
V. Baltz et al. Antiferromagnetic spintronics. Rev. Mod. Phys. 90, 015005 (2018). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.90.015005
K.M. D¨obrich et al. Temperature-induced reversal of magnetic interlayer exchange coupling. Phys. Rev. Lett. 100, 227203 (2008). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.227203
Z.Y. Liu et al. Thermally induced antiferromagnetic interlayer coupling and its oscillatory dependence on repetition number in spin-valve Co/Pt multilayers. J. Phys. D 42, 035010 (2009). https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/3/035010
T. Mukherjee, S. Sahoo, R. Skomski, D.J. Sellmyer, C. Binek. Magnetocaloric properties of Co/Cr superlattices. Phys. Rev. B 79, 144406 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.144406
Magnetic Properties of Metals. Edited by H.P.J. Wijn (Springer, 1991).
D.M. Polishchuk, Y.O. Tykhonenko-Polishchuk, E. Holmgren, A.F. Kravets, V. Korenivski. Thermally induced antiferromagnetic exchange in magnetic multilayers. Phys. Rev. B 96, 104427 (2017). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.104427
D.M. Polishchuk et al. Giant magnetocaloric effect driven by indirect exchange in magnetic multilayers. Phys. Rev. Mater. 2, 114402 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.2.114402
A.F. Kravets et al. Temperature-controlled interlayer exchange coupling in strong/weak ferromagnetic multilayers: A thermomagnetic Curie switch. Phys. Rev. B 86, 1 (2012). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.86.214413
Z. Zhang, L. Zhou, P.E. Wigen, K. Ounadjela. Angular dependence of ferromagnetic resonance in exchange-coupled Co/Ru/Co trilayer structures. Phys. Rev. B 50, 6094 (1994). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.6094
C.M. Schneider et al. Curie temperature of ultrathin films of fcc-cobalt epitaxially grown on atomically flat Cu(100) surfaces. Phys. Rev. Lett. 64, 1059 (1990). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.64.1059
F. Huang, M.T. Kief, G.J. Mankey, R.F.Willis. Magnetism in the few-monolayers limit: A surface magneto-optic Kerr-effect study of the magnetic behavior of ultrathin films of Co, Ni, and Co-Ni alloys on Cu(100) and Cu(111). Phys. Rev. B 49, 3962 (1994). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.49.3962
P. Bruno. Theory of interlayer magnetic coupling. Phys. Rev. B 52, 411 (1995). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.52.411
S.S. Parkin. Dramatic enhancement of interlayer exchange coupling and giant magnetoresistance in Ni81Fe19/Cu multilayers by addition of thin Co interface layers. Appl. Phys. Lett. 61, 1358 (1992). https://doi.org/10.1063/1.107591
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
