【摘 要】
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在近年来的研究中发现,具有铁磁/反铁磁结构的磁性纳米材料和薄膜材料界面处存在着交换耦合作用。交换偏置作为交换耦合的主要表现形式,指的是当高于反铁磁奈尔温度对其施加外磁场进行冷却,材料磁冷后的磁滞回线会发生明显水平偏移。由于其在自旋电子学器件和自旋阀等领域存在着广阔的应用前景,此类材料引起了研究人员的广泛兴趣。在交换偏置材料的应用研究中,受材料本身性质的影响,不同材料所具备的交换偏置大小也存在差异。
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在近年来的研究中发现,具有铁磁/反铁磁结构的磁性纳米材料和薄膜材料界面处存在着交换耦合作用。交换偏置作为交换耦合的主要表现形式,指的是当高于反铁磁奈尔温度对其施加外磁场进行冷却,材料磁冷后的磁滞回线会发生明显水平偏移。由于其在自旋电子学器件和自旋阀等领域存在着广阔的应用前景,此类材料引起了研究人员的广泛兴趣。在交换偏置材料的应用研究中,受材料本身性质的影响,不同材料所具备的交换偏置大小也存在差异。而铁磁和陶瓷材料凭借其取材广泛、制备简便、稳定性好等优点深受研究人员的喜爱。本文通过对核/壳结构的磁性纳米颗粒Fe3O4/FeO和晶界掺杂的陶瓷材料CoFe2O4/Sr2FeMoO6交换偏置体系的磁学性能及其影响因素进行了一系列研究,进一步加深了对交换偏置的理解。在以往的研究中大多采用化学方法来合成样品,制备工艺相对复杂,本文采用步骤简便的固相反应来研究核/壳磁性纳米材料Fe3O4/FeO和陶瓷材料CoFe2O4/Sr2FeMoO6的交换偏置效应。以上两种体系中反铁磁材料FeO和硬磁材料CoFe2O4充当各自体系中的反铁磁成分,由于界面耦合作用,它们对近邻的铁磁材料会产生不同强度的钉扎场（HE）。钉扎场作为交换偏置效应的大小衡量标准,它是以磁滞回线中心偏离原点的横坐标大小来定量表示。本文主要研究内容如下:（1）对于核/壳磁性纳米材料Fe3O4/FeO,研究发现系统交换偏置对温度有较大的依赖性,具体表现为系统HE随温度的降低而逐渐增加。我们对核/壳纳米材料Fe3O4/FeO分别进行了不同温度的冷场测试,发现测试温度越低时材料的交换偏置作用越明显。此现象归因于核壳材料界面处的铁磁耦合作用。值得注意的是,材料在200 K附近的HE趋于零,这也说明反铁磁材料的奈尔温度对材料交换偏置效应有着决定性的作用。（2）对于晶界修饰的陶瓷材料CoFe2O4/Sr2FeMoO6,采用相同的方式对其进行表征。测试结果显示材料磁冷后的磁滞回线和隧穿磁阻交点都有明显的偏移,且随掺杂相CoFe2O4含量的变化而变化。研究结果表明陶瓷材料中掺入CoFe2O4含量不足或过多时系统交换偏置场都有明显降低,这是由于Sr2FeMoO6晶界中均匀掺入适量CoFe2O4促进了陶瓷晶粒有序化,增大了材料界面处原子磁矩所致。本文通过改变体系中CoFe2O4含量,实现了系统隧穿磁阻交点和磁滞回线偏移量的调控。
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