Обменная анизотропия в поликристаллических пленках FeNi/FeMn c асимметрией петли гистерезиса

Abstract

Процесс перемагничивания изготовленной в магнитном поле поликристаллической пленки FeNi(50 Е)/FeMn(50 Е) исследован в области температур от 25 до 300 К. Внешнее поле было направлено в плоскости пленки вдоль легкой или трудной оси ферромагнитного слоя. При перемагничивании пленки вдоль легкой оси наряду с обменным смещением наблюдается сильная асимметрия петли гистерезиса. При понижении температуры асимметрия становится более выраженной, смещение увеличивается. Полевые зависимости намагниченности пленки при приложении внешнего поля вдоль трудной оси симметричны и не смещены. Процесс перемагничивания рассмотрен в рамках модели, учитывающей проявление обменной анизотропии высоких порядков в поликристаллических пленках. Показано, что наблюдаемая сильная асимметрия петли гистерезиса связана с формированием угловой фазы и существованием метастабильного состояния. Понижение температуры пленки приводит к расширению интервала полей, в котором угловая фаза может существовать, вследствие увеличения констант обменной анизотропии.

Процес перемагнічування виготовленої у магнітному полі полікристалічної плівки FeNi(50 Е)/FeMn(50 Е) досліджено в області температур від 25 до 300 К. Зовнішнє поле було спрямовано у площині плівки уздовж легкої або важкої осі феромагнітного шару. При перемагнічуванні плівки уздовж легкої осі поряд з обмiнним зміщенням спостерігається сильна асиметрія петлі гістерезису. При зниженні температури асиметрія стає більш вираженою, зміщення збільшується. Польові залежності намагніченості плівки при прикладанні зовнішнього поля уздовж важкої осі симетричні та не зміщені. Процес перемагнічування розглянуто у рамках моделі, що враховує прояв обмінної анізотропії високих порядків у полікристалічних плівках. Показано, що сильна асиметрія петлі гістерезису, яка спостерігається, пов’язана із формуванням кутової фази та існуванням метастабільного стану. Зниження температури плівки призводить до розширення інтервалу полів, у якому кутова фаза може існувати, внаслідок збільшення констант обмінної анізотропії.

The process of magnetization reversal of a polycrystalline FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å) film prepared in magnetic field is investigated in a temperature interval 25–300 K. The external field in the film plane is directed along the easy or hard axis of the ferromagnetic layer. The magnetization reversal in the film along the easy axis causes a strong asymmetry of the hysteresis loop in addition to the exchange bias. As the temperature is lowered, the asymmetry becomes more distinct and the bias increases. When the external field is applied along the hard axis, the field dependence of the film magnetization are symmetric and non-biased. Magnetization reversal is considered within the model allowing for the high-order exchange anisotropy in polycrystalline films. It is shown that the observed strong asymmetry of the hysteresis loop is related to the formation of an angular phase and to the existence of a metastable state. The lowering of the film tempereture leads to the extension of the field interval of the angular phase, which occurs due to increase in the constants of exchange anisotropy.