Nghiên cứu quá trình từ hóa, từ giảo và cơ chế kháng từ dương trong các màng đa lớp dựa trên hợp kim tbfeco

BÁO CÁO TỎNG HỢP CÁC NỘI DƯNG NGHIÊN c ứ u ĐÈ TÀI NGHIÊN c ứ u KHOA HỌC CẤP ĐHQGHN DO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ QUẢN LÝ I TH ÔNG TIN TỔ NG QUAN Tên đề tài: ''Nghiên cứu q trình từ hóa, từ giao chê lực kháng từ dương màng đa lớp dựa hợp kim TbFeCo" Chủ trì đề tài: - Họ tên: ĐỎ THỊ HƯƠNG GIANG - Học hàm, học vị: Tiến sỹ - Chức vụ: Giáng viên - Đơn vị công tác: Khoa Vật lý Kỳ thuật Công nghệ Nanô, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Ọuốc eia Hà Nội Nhà E3, 144 Xuân Thuy, c ầ u Giấy, Há Nội - Điện thoại: 04-7549332; Fax: 04-7547460; Di động: 0983234605 - E-mail: gianadth@vnu.edu.vn Cơ quan phối họp thực hiện: Khoa Vật iý Kỹ thuật Công nghệ Nanô, Trườne Đại học Côns nehệ, Đại học Quôc gia Hà Nội Trung tâm Khoa học Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Trung tâm Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu ITIMS, Đại học Bách khoa Hà Nội Groupe đe Physique des Materiaux, Université de Rouen, CH Pháp Cộng tác viên đề tài: GS.TS Nguyễn Hữu Đức Trường ĐH Công nghệ, ĐHQGHN NCS Nguyễn Thành Nam Trường ĐH Cơng nghệ, ĐHQGHN NCS Bùi Cơng Tính Trường ĐH Cơng nghệ, ĐHQGHN NCS Bùi Đình Tú Trường ĐH Cơng nghệ, ĐHQGHN Tóm tắt kết đề tài: Q trình từ hóa hình thành vách đơmen vùng chun tiêp lớp từ mềm từ giảo màng đa lớp có cấu trúc đàn từ đâ nghiên cứu mô tả cách tượng luận hệ màng từ eiao {Tb(Feo.55Coo 45)1 5/YFeCo} 50 Trong kết qua nghiên cứu mình, chúng tơi đê xt mơ hình q trình từ hóa khác phụ thuộc nhiệt độ, thành phần, độ dày lớp tính chât từ nội cua lớp từ độ, dị hướng từ, lực kháng từ, lượng tương tác trao đôi định Chứng tơi đề xuất mơ hình tính tốn lý thuyêt dựa vào cạnh tranh cua loại lượng đê mơ tả q trình từ hóa theo mơ hình Trong đó, xt cua chuyên pha cảm ứng từ trường quan sát thây đường cong từ hóa khác dị hướng từ từ độ cua lớp từ mêm (dị hướng nhỏ, từ độ lớn) lớp từ giao (dị hướng lớn, từ độ nho) dẫn đên q trình từ hóa xảy khơng đồng thời từ trường ngồi Với phù hợp đó, có thê khăng định trình từ hóa với xt chun pha cam từ đường cong từ hóa khác phụ thuộc vào khơna chi nhiệt độ mà độ dày lớp từ giảo Xuât phát từ môi liên hệ từ giao từ độ (từ RÌao tỉ lệ bình phương với từ độ), chuyên pha cảm trường hiẻu cách rõ ràng đường cong từ giảo Từ đây, đặc trưng từ ^iao với từ giao cao vùng từ trường thấp từ giảo giảm vùng từ trường cao giai thích theo mơ hình từ hóa đề xuất Đặc biệt, đóne góp âm cua vách đơmen hình thành vùng giáp ranh lớp vật liệu từ giáo từ mềm lần Các tính tốn mỏ hình lý thuyêt cho kêt qua phù hợp tốt với quan sát thực nghiệm Các kết thu đề tài báo cáo cơng bố 02 cơng trình khoa học tham dự hội nghị quốc tế đăng tải tạp chí chun nghành quốc tê có uy tín (xem phụ lục ) II NỘI DƯNG CH ÍNH CỦA ĐÈ TÀI 2.1 Muc tiêu: Màng mỏng từ giảo thu hút quan tâm đặc biệt đo kha ứng dụng chúng để chế tạo phận cảm biến, phận chuyên động, phận dịch chuyên thiêt bị vi điện-cơ Nhiệm vụ hàng đâu đặt cho nhà nghiên cứu vật liệu phải tìm cách tăng cường thông sô từ giao (Ả - A ỉ/I) độ cảm từ giảo X), - d/ưd(ụữH) vùng từ trường thấp Điều có ý nghĩa đặc biệt quan trọng ứng dụng cho phép hệ vi hoạt động với công suât cao từ trường điều khiên thấp [1,2] Một kết họp tuyệt vời hợp kim đât hiêm-kim loại chuyên tiêp kim loại chuyên tiếp tạo màng từ giảo đa lớp TbFeCo/FeCo có tính chât từ mêm tuyệt vời đáp ứng yêu câu ứng dụng [3], Gần đây, tính chất từ giáo tuyệt vời với từ giao bào hoà cao (Ả - 10"') độ cảm từ giao lớn (ỵ, ~ 10"1 T 1) công bố màng đa lớp Tb(Feo 55CO(,45)i 5/YFeCo (tên gọi Terfecohan/YFeCo) với lớp từ mềm có cấu trúc nanơ (khơng liên tục) [4,5] Hầu hết nghiên cứu níìồi nước chu yếu tập trung vào nghiên cứu đặc trưng, tính chât từ từ giao vùng từ trường thấp đê tối ưu hóa vê mặt cơng nehệ chê tạo, thành phân vật liệu cảu hỉnh cho mục đích úng dụng Tuy nhiên, có nhiêu tính chât vơ lý thú quan sát vùng từ trường cao đặc biệt nhiệt độ thâp hệ màng từ 2,iao đa lớp chưa khai thác nẹhiên cứu cách triệt đẻ Tron^ phai kê đến đặc trưng như: (i) đường cong từ giao có xu hướng eiam đóng £Ĩp cua từ giảo âm, (ii) đường cong từ hố có xt bước chuyên pha cam ứng từ trường, (iii) đường cong từ hoá lực khánạ từ dương (exchange bias) thườna quan sát thấy vật liệu có câu trúc từ đàn hôi “spring-magnet” Sự phụ thuộc cúa đặc trung vào câu trúc lớp vật liệu, thành phân lớp từ mẻm độ dày lớp từ giảo nhiệt độ đo chưa thực nghiên cứu mặt ban chất tìm cách lý giải cách thoả đáng [6-10], Vì mục tiêu cua đề tài tập trung vào nghiên cứu chê từ hố từ giao vai trò tươne quan cua tươnc tác trao đôi dị hướng từ đơi với q trình từ hố mànu từ giao đa lớp có cấu trúc từ đàn hồi dựa hợp kim Terfecohan Điều có thê giúp ta hiêu cách xác nguyên lý từ tối ưu hố câu hình đê thu đặc trưng mong muốn nhằm thoả mãn mục đích ứng dụng 2.2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu: Nghiên cứu chế từ hố, từ giảo vai trò tương quan tương tác trao đối dị hướng từ q trình từ hố màng từ giảo đa lớp có câu trúc từ đàn hồi dựa hợp kim Terfecohan Nội dung nghiên cứu bao gôm: - Nghiên cứu q trình từ hố chê lực kháng từ dương màng mỏng đa lớp TbFeCo/YFeCo khác phụ thuộc vào: + Độ dày lớp từ giảo + Thành phân câu trúc lớp từ mêm + Vùng nhiệt độ đo Trong nội dung nghiên cửu này, đê tài tập trung vào nghiên cứu vai trò tương tác trao đơi, đê xt mơ hình lý thut bán thực nghiệm tính tốn lý thuyết dựa vào cạnh tranh loại lượng q trình từ hố đẽ giải thích cho xuât chuyên pha cám ứng từ trường đường cong từ hóa, che lực kháng từ dương hình thành vách đơmen có câu trúc mômen từ xoắn lớp chuyên tiếp lớp vùng từ trường cao - Nghiên cứu q trình từ giáo mơi tương quan với q trình chê từ hố nghiên cứu Tập trung vào giải thích tính chât từ ^iao như: + Đặc trưng từ giảo vượt trội với từ giảo cao độ cam từ giao lớn vùng từ trường thấp + Đặc trưng từ giao vùng từ trường cao với đóna, góp từ ạiao ảm liên quan đến cấu trúc xoăn cua vách đômen - Xuất phát từ kết nghiên cứu được, đưa câu hình tơi ưu đê chê tạo hệ màng từ giảo đa lớp có tính chất từ giao lý tưởng tương lai 2.3 Đặc điểm, thòi gian phương pháp nghiên cứu: a Đặc điềm Nghiên cứu mặt chất đặc trưng từ tính từ giảo vật liệu từ giảo đa lóp có tương tác từ đàn hồi, từ giải thích cho kết thực nghiệm đo đạc b Thời gian thực hiện: 12 tháng (từ 05/2006 đến 05/2007) c Phương pháp nghiên cứu: - Đo đạc, khảo sát xử lý kết thực nghiệm đặc trưng câu trúc, từ tù giảo mẫu nghiên cứu - Xuất phát từ số liệu thực nghiệm, đề xuất mơ hình lý thut bán thực nghiệm đế tính tốn dựa thơng số đặc trưng nội vật liệu để giải thích cho kết thu - Tìm hiêu mơi tương quan q trình từ hóa từ giao nguyên nhân dẫn đến khác cua trình hệ vật liệu khác nhiệt độ từ trường đo dựa đặc trưng vật lý vật liệu - Từ kết thực nghiệm mơ hình lý thuyết xây dựng được, tính tốn xác định cấu hình vật liệu tối ưu sứ dụng cho mục đích ứng dụng khác thực tiễn 2.4 Nội dung kết nghiên cứu: Nghiên cứu q trình từ hố, từ giao chê lực kháng từ dươníí nhiệt độ khác (từ K đến nhiệt độ phòng) hệ màng từ giao đa lớp: a Màng Terfecohan/Fe có chiêu dày lớp từ ữjaVìĩ, 24 nm 36 nm * Nhiệt độ thấp T < ỉ 00 K Đường cong từ hóa đo theo phươns từ trường song song với mặt phăn£ cua màng nhiệt độ K đưa hình Khi quét từ trường từ RĨá trị dương đến âm, đường cong xuât hai bước chuyên pha cảm ứng từ trường từ trường chuyển H r1 Ha- Đặc trưng thường thấy vật liệu trao đổi đàn từ có hai hay nhiêu pha có dị hướng từ lực kháng từ khác đáo từ khơntì đồng thài từ trường [11,12], Tuy nhiên, điêu đáng ý bước đao từ thứ xảy từ trường chưa đao dấu ( / / r1 > 0) Bước chuyển thứ hai xảy từ trường âm H = H ĩ2 Đe hiếu cách tường minh chế đảo từ, việc xem xét loại lượng cần thiết Khi từ trường, cẩu hình từ qui định chủ yếu lượng trao đôi săt từ 3d-3d Tương tác có xu hướng thiết lập định hướng mơmen từ Fe(Co) song song toàn mẫu tương đương với trạng thái từ độ phản song song lớp Fe TbFeCo từ độ TbFeCo qui định mômen từ Tb Khi tác dụng từ trườnẹ, cấu hình từ xác định cạnh tranh ba loại lượng, bao gôm lượng Zeeman từ trường ngồi, lượng tương tác trao đơi3cỉ-3d lượng dị hướng từ [13] Sơ đồ minh họa mơmen Fe(Co) q trình từ hóa với hai bước đao từ đưa hình : - Tại từ trường dương lớn, jU0H = T, lượng Zeeman chiếm ưu mẫu trạng thái bào trạng thái này, từ độ lớp Fe TbFeCo sons; song với theo từ trường tác dụng Khi đó, mơmen từ Fe(Co) lớp phản song song vách đômen DW chiều dày ố xuất vùng giáp ranh lớp (hình ) - Khi từ trường giảm, jUoHr\ < f-ioH < T, lượng Zeeman giảm Lúc này, mômen từ lớp Fe (dị h n g nhỏ) có xu hướng định hướng song son£ - - - - với mômen từ FeCo lớp TbFeCo M -pH(T) lượng tương tác trao đơi Q Hình Đường cong từ độ ti đối song trình diễn vùng giáp ranh song K cua mâu TbFeCo/Fe với vào tâm lớp Fe, gọi trình nở rộng hbFeCo ~ 12, 24 36 nm vách đômen - Tiếp tục giảm từ trường, /UoHa < jUqH < juaH r1, lượng tương tác trao đổi lúc chiếm ưu so với lượng Zeeman, nhiệt độ thấp, lớp TbFeCo có từ độ nhỏ dị hướng từ lớn nên bị ghim theo hướng từ trường Sự đáo từ diễn trước tiên lớp Fe Ket mơmen từ Fe(Co) song song tồn mẫu vách đômen triệt tiêu Từ độ mang dấu âm từ độ lớp Fe chiêm ưu ịầqH Năng lượng Zeeman trở nên vượt trội từ trường âm đu iớn, T < < /i 0//r 2- Bước đảo từ thứ hai trình quay lớp TbFeCo đế mầu đạt bão hòa Cùng với q trình hình thành đơmen Sự thay đối cùa từ độ bước nhảy khác phụ thuộc vào chiều dày lớp TbFeCo (hình 1): /jbFeC'n lớn, bước nhảy lớn đóng góp từ độ lớp TbFeCo vào từ độ tông cộne tăng lên —1 , H =5 T Từ trường Hr1 < H « T Hr2< H< Hf1 -5 T « H < Hr2 H = -5 T > Hình Cấu hình minh họa định hướng cua mômen từ Fe(Co) lớp từ giao (mũi tên đen) lớp từ mêni (mũi tên trăng) tác dụng cua từ trường ngồi thay đơi từ dương đên âm q trình từ hóa nhiệt độ thảp - Khi từ trường tiếp tục giảm đên giá trị từ trường âm rât lớn, /J0H = -5 T, mômen từ vùng vách đơmen có xu hướng định hướng theo hướng từ trường tác dụng, gọi trình thu hẹp cua vách đô men Đáng ý độ lớn từ trường âm / / r2, tươna, ứng với trình đảo từ lớp TbFeCo, nho chiều dày rT bFeCo lớn Điều có thê lý giải xem xét đến độ dài tương tác trao đôi săt từ (/ex = 30 nm) Mầu có độ dày /ibF eC o = 12 nm, tương tác trao đơi săt từ mạnh có hiệu lực toàn mầu Trong trường hợp này, từ độ lớp từ giảo bị giừ theo hướng phan song song với phương từ trường lượng tương tác trao đôi mạnh so với trường hợp mẫu ÍTbFeCo “ 24 nm 36 nm Do vậy, ^TbFeCo nhỏ, từ trường âm tác dụng phải lớn để thắng tương tác trao đối định hướng từ độ lớp theo phương từ trường * Nhiệt độ cao Đường cong từ hóa đo nhiệt độ 100 K đưa hình Đối với màng có lóp từ giảo dày, /jbFeCo = 24 nm 36 nm, đường cong từ hóa ta quan sát thấy xuất hai bước chuyên pha cám từ quan sát nhiệt độ K (hình 1) Trong đó, với lớp TbFeCo mỏng, /ibi-cCo 12 nm, ta thấy xuất ba bước chuyên pha Điều có nghĩa trường hợp lớp từ giảo dày, tác dụng từ trường ngồi, q trình từ m0H(T) hóa diễn theo trật tự mô H ìn h Đ n g com> từ độ ti đổi s o n g s o n g tả hình Trong trường hợp lớp ( M XI} t) lui 100 K cua m ẫu T bF eC o Fe vói từ giáo mỏng, chê từ hóa với ba bước l/hi-.'Co = 12, 24 36 ìvn đao từ đề xuất hình Trước mơ tả q trình từ hóa ba bước chuyên cho trường hợp /VbFeCo = 1nm, tức lý giải nguyên nhân dân đên khác cua q trình đao từ ó' nhiệt độ thấp nhiệt độ cao mẫu c ầ n phai nhắc lại ràne q trình từ hóa kết cạnh tranh giừa loại lượng bước đáo từ thứ gây chiếm ưu nãng lượng tương tác trao đơi Tuy nhiên, q trình đảo từ diễn trước tiên lớp tùy thuộc vào tính chât từ nội (tức phụ thuộc vào tương quan từ độ dị hướng từ) Khi nhiệt độ thay đổi, dị hướng từ thay đổi, q trình từ hóa có thê thay đơi theo nhiệt độ Khác với trường họp quan sát thấy nhiệt độ thấp trình bày (dị hướng từ cua lớp từ giảo TbFeCo lớn nhiều so với lớp từ mềm), nhiệt độ cao, dị hướng từ lớp từ giảo TbFeCo giảm mạnh từ độ nhỏ nhiều so với từ độ lớp Fe Do đó, trình đảo từ xảy dễ dàng (bước đảo từ thứ nhât, H < H ịi) so với lớp Fe (từ độ lớn nên lóp bị ghim lượng Zeeman từ trường ngoài) Quá trình từ hóa trường hợp mơ ta sau: - Tại từ trường dương lớn {/JoH = T), lượng Zeeman chiêm ưu thê, mẫu trạng thái bão vách đômen DW xuất - Khi từ trường giảm, /Joỉỉr\ < /Ẩ0H < T, q trình nơ rộng vách đơmen - Khi từ trường tiếp tục giảm {/Ẩ0H ĩ2 < fi0H < /v0/ / r|), lượng tương tác trao đôi vượt trội so với lượng Zeeman Sự đáo từ diễn trước tiên lóp TbFeCo đê định hướng mơmen từ Fe(Co) song song tồn mẫu Vì dấu cua từ độ tông cộng bị chi phôi lớp Fe nên kết thúc bước này, từ độ không đôi dâu H= T Tử t r ò n g c> H„ < H « T H,J < H < H„ H,, < H < H -5 T « H< H H g -5 T TbFeCo đòmen ‘đơmen s 1 ■ ^ r g ■ Hình Câu hình họa định hướng cua mơ men từ Fe(Co) lớp từ giao (mũi tên đen) ỉởp từ (mũi tên trăng) tác dụng cua từ trường ngồi thay đơi từ dương đến ảm trong; q trình từ hóa nhiệt độ cao - Bước chuyên pha thứ hai quan sát từ trường đôi chiêu, u j / r5 < fj0H < ju0H ri Ớ đây, trình đảo từ diễn đồng thời lớp Fe TbFeCo, trạng thái song song mômen từ Fe(Co) vân trì tương tác trao đơi Bước chun khơng làm thay đôi độ lớn từ độ mà chi thav đơi dâu cua nó, - Tiếp theo q trình quay từ độ lớp TbFeCo theo hướng từ trường tác dụng hình thành vách đơmen - Ci q trình thu hẹp vách đơmen từ độ dân đạt bão hòa Đường cong từ giảo đo từ trường tác dụng mặt phăng màng theo phương chiều dài mẫu đưa hình Trong từ trường thấp, từ giao cao Ảịị = 0 x 10"6 đạt màng có lớp TbFeCo mỏng (12 nm), từ giảo có giá trị nhỏ nhiều màng có lớp từ giảo dày hơn, Ả/ị — 40x10~6 60x10~6 tương ứng với màng có độ dày t-TbĩeCo - 24 36 nm Nguyên nhân dẫn đến khác khác q trình từ hóa Như biểt, màng từ giảo đa lớp này, từ giảo tông cộng gây chủ yêu đào từ lớp TbFeCo Với màng có lớp từ giao dày, chế từ hóa với hai hước đao từ tuân theo mơ hình minh họa hình , đó, từ trường thấp chí xay đao ^H(T) từ lcrp từ mêm Fe với đóng góp rât Hình Đường cong từ giao cua nhỏ vào từ giảo tông cộng Trong màng đa ỉớp TbFeCo/Fe với trbFeCn đó, với lớp từ giảo mong, trình từ ì 24 36 nm hóa nhiệt độ cao bao gôm ba bước đao từ minh họa hình Trong trường hợp này, tronu vùng từ trường thấp, trình đảo từ diền đồng thời ca lớp từ mềm từ giảo tạo từ giảo lớn mẫu Trong từ trường cao, hình dạng đường cong từ giảo khác với giảm xuống từ giảo quan sát tât đường cong thực nghiệm cua mẫu Điều liên quan đến xuất cua vách đơmen, mơmen từ định hướng lệch khỏi phương từ trường tác dụng, đó, đóng góp âm vào từ giảo tổng cộng [10] Phần đóng góp chí lớn ca phần đóng góp từ giảo dương lớp từ mềm, khiến cho từ giao song song mang dấu âm quan sát thấy mẫu fibFeCo = 24 nm Khi từ trường tiếp tục tăng lên, từ giảo bắt đầu tăng lên đổi với mẫu t-ỵb F e C o = 36 nm Điều giải thích lớp từ giảo TbFeCo bắt đầu đảo từ, định hướng theo phương từ trường tác dụng 10 Phụ lục 17 'T /If A Internationaí iWorf{sitop on Spin O c to ô e r - - - _T 0 in [N a n cy , ; ụ ~ »“ ■ ? / ~®- w - r i ÍA/ \C I V %*Jr ■*- ị « | ~ } r i r n r * »" -■■ ■* A Í, »♦ • : < » * ( C1 Call for Papers for a Special Issue of The European Physical Journal B “ N e w T r e n d s in s p i n T r a n s f e r P h y s i c s ” n w ith the In ternation al W o r k s h o p on S pin T n s fe r (IW S T ) to be held in N an cy France on O c to b e r 2-4 2006, w e invite pin T n s fe r in m a g n e tic n a n o s tru c tu re s to su bm it original trib u tio n s to a special issue o f T h e E u ro p e an P hysical Journal lically th ree to ten journal p ag e s in length S ince this issue is not a p ro c e e d in g issue, the p apers will be processed and refereei h s ta n d a rd p ro c e d u re s o f the Journal T h erefo re, co ntrib u tio n s from people w h o will not attend t h e w o rk s h o p are m ost V will be an o p p o rtu n ity to c e le b rate the 10th ann iv ersary o f Spin Transfer effect p red ic tio n s by I.e Slonczevvski and L the o rig in o f sp in -w a v e ex cita tio n and reversal o f the m aiin e ti/a tio n by a p olarized current A lth o u g h these basic phe [y d e m o n s tra te d by 2000 there arc still m an)' o pen q u e stio n s regard ing the d e p e n d e n c e on m aterials and s am p le g e o m etrie s m a g n e tiz a tio n d riv en by spin torque A th o ro u g h u n d c rsta n d in u o f the fundam ental m e c h a n is m s open fascinating novel pe rage and sp in tro n ic d e v ic e s since the mamiL'tization state can be m anipulated directly by a flow ing p olarized current The is to g a th e r and surv ey recent and original d e v e lo p m e n ts , both experim ental and theoretical, w h ic h bring new insights into I tors: H itachi G S I Sail Jo se R esearch C enter, I SA ngin, U niversitc Henri Poincarc N ancy France o u u in I Inivcrsitc Paris Slid ( )rsay 1'ranee o so n a lin iv c rs itc Paris Slid O rsay , France m u -n an ev fr/iu S t2 ()()6 'h tm l I-PJB htm POSTER SESSION lijgp G M R in F o c u se d Ion B e a m etc h e d nano scale C P P p s eu d o spin v alve d evices A A ZIZ c w L E U N G , c B E L L , G B U R N E L L A N D M G HI AMI R I M odeling o f c u rren t in d u c e d m a g n e tic sw itch in g an d m agnetic d y n a m ic s in spin valve structures M G M IT R A , J B A R N A S , V K D U G A E V , A F E R T Effect o f th er m a l flu c tu a tio n s in n a n o m a g n e ts d riven by sp in -p o la r iz e d cu rren ts A bstract R B O N IN , G B E R T O T T I c S E R P IC O I.D M A Y E R G O Y Z M D 'A Q U I N O M ech anism o f th e c u r r e n t-in d u c e d sp in -tr a n sfe r and the spin w a v e g e n er a tio n in m a g n etic nan lập* Presentation V.K D U G A E V V.R V IE IR A J B A R N A S p p F R E IT A S Spin current an d n o n -s te a d y states in m ag n etic nano pillars D.M E D W A R D S J M A T H O N S p in -m ixin g effects on m a g n e t ic s w itc h in g , p rob ed by th e r m o e le c tr ic m e a s u r e m e n ts A bstract L G R A V I E R , S S E R R A N O G U I S A N J.-Ph A N S E R M E T E3T' S y nch ronization o f s p in -tra n s f e r o scillato rs d riv en by s tim u la te d m ic r o w a v e currents J G R O L L I E R , B O U L L E V C R O S A F E R T Spin tran sfer to rq u e s tu d ie s u s in g f o c u s e d -io n -b e a m m illin g b a s e d n a n o s te n c il m a s k fabrication L_ G G U N T H E R O D T G R I C H T E R B O Z Y I L M A Z M F R A U N E N M Ủ S G E N S M H A W R A N E M B Ủ C K I N S , J M A Y E R A m p e r e F ield s in P o in t C o n t a c t N a n o o s c illa to r s w ith a P e r p e n d i c u l a r G e o m e t r y In d u ce a M a g J.-V KIM Study on m a g n e tic p erp e n d ic u la rity in L lO -F e P t film s o n F e R h / S i - g l a s s S KOYAMA, T TORII, T SHIMA, T GOTO Dom ain wall d is p la c e m e n t in d u ced by s p in -p o lariz ed current in spin valv es S LARIBI V CROS, J GROLLIER M MUNOZ A HAMZIC c DERANLOT A FHRT, s /(.) Effect o f hard axis an iso tro p y o f n a n o strip e on th resh o ld cu rren t density for curren t induced d o m ain K J Lee, s M Seo w J K im T D Lee H Y Lee and K H Shin ■fll1 Thermal effects on d o m a in wall d e p in n in g from a single notch E MARTINEZ L LOPEZ-DIAZ, L TORRES, c T R IS T A N , o ALEJOS Narrow sp ectral lines in s p in -tr a n s fe r oscillators based on sp in -v a lv e n a n op illa rs A bstract L _ Ọ M IS T R A L , J O O - V O N KI M T D E V O L D E R p C R O Z A T c C H A P P E R T J A R A T IN E M ( Iga1 Spin A c cu m u la tio n and M a g n e tiz a tio n Reversal in M agnetic N a n o p articles S Mitani K Y ak u sh iji F E rn u lt an d K T aka n ash i Thermal Effect o n the spin p o la riz e d current in duced d o m a in wall m otio n in n an ow ire Y N akatani ■p Vectorial sp in-stru ctu re o f w a lls b e tw e e n h ea d -to -h ea d d o m a in s o P O R T M A N N , A V I N D I G N I , A V A T E R L A U S D P E S C IA ■sr Spin-transfer to rq u e fro m a F e P t p e rp e n d ic u la r spin p o lariz er on an in-plane m ag n e tiz e d layer T Seki, S M itan i, K Y a k u sh iji, K T aka n ash i Spin-polarized tra n s p o rt b a s e d o n d o u b le -S c h o ttk y baiTÍers X L TANG, H w ZHANG H SLJ, Z.Y ZHONG Y L JING M agnetic stu d y o f T b F e C o / Y F e C o m u ltila y ers h a v in g e x c h a n g e - b ia s p h e n o m e n o n A bstract Li D T H U O N G G IA N G , N H D U C , J J U R A S Z l iK J T E IL L E T Stability d ia g r a m for p e r p e n d ic u l a r sp in to r q u e d ev ices w ith energ> la n d sca p e A bstract R U Z H U and p V I S S C H E R IS P Electrical c h a c te riz a tio n o f n a n o s c a le fe rro m ag n e tic cross j u n c tio n s M W ahle B W ilk e S.F F isc h er, u K u n z e E S chuster, w K e u n e E V e rd u ijn an d K W esterh olt Eur Phys J B XX, XXX THE EUROPEAN P H Y S IC A L J O U R N A L B (2007) Magnetic study of TbFeCo/YFeCo multilayers having exchangebias phenomenon D.T.Huong G ia n g N.H D u e 1, J J u r a s z e k 2, J T e ille t- College of Technology, V i e t n a m N a t i o n a l U n iv e rs ity , H anoi, B u ild in g E3, 144 X u a n T h u y Road H ano i V ie tn a m Groupe de P h y s i q u e d es M a t é n a u x , U M R C N R S 6634, U m v e r s i t é de R o u e n 76801 St E t i e n n e d u R ouvrav Fi ance P a p e r p r e s e n t e d a t th e I W S T 0 in F r a n c e A b s t r a c t E x c h a n g e - s p r i n g T b F e C o A 'F e C o m u l t i la y e r s ex h ib ite d i n t e r e s t i n g m a g n e t ic a n d m a g n e to strictive p r o p e r t i e s t h a t a r e l a t h e r p r o m is i n g for a p p lic a tio n in m icro sy s te m s- In th is p a p e r, we p r e ­ s e n t th e r e s u l t s of o u r s t u d i e s on th e m a g n e t iz a t io n process, th e effect o f c re a tio n of in te rfa c ia l do­ m a i n w alls a n d a n e x c h a n g e b ia s p h e n o m e n o n d e p e n d in g on th e com p ositio n of th e soft YFeCo layer T h is effect is r e v e a l e d by a shift of th e m i n o r h y s t e r e s i s loop from zero a p p li e d m a g n e t ic field by an a m o u n t H e (called a s e x c h a n g e b ia s field) T h is b e h a v io r b eco m es r a t h e r p ro n o u n c e d at low t e m p e r a ­ t u r e s a t t r i b u t e d to t h e e n h a n c e m e n t of th e m a g n e t iz a t io n a n d m a g n e t ic a n is o tro p y C o n se q u e n c e s of th e e x c h a n g e b ia s effect 011 t h e m a g n e t i z a t i o n a n d m a g n e t o s t r ic t io n pro c ess will be discussed PA CS 75.70-i M a g n e t ic film s a n d m u l t i l a y e r s - 5.8 +q M a g n e t o s tr ic t io n - T 5.30.Et - E x c h a n g e an d s u p e r e x c h a n g e i n t e r a c t io n s Introduction W here tw o g r a i n s a r e d i r e c t l y in c o n t a c t w i t h e a c h other, t h e m a g n e t i c m o m e n t s a t t h e g r a i n i n t e r f a c e causes e x c h a n g e - c o u p l i n g i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e tw o grains T h e e ffect o f e x c h a n g e - c o u p l i n g i n t e r a c t i o n h a s been a p p li e d in v a r i o u s m a t e r i a l s T h e f u n d a m e n t a l un d erstanding of th e e x c h a n g e -c o u p lin g m e c h a n is m h a s been s u c c e s s fu l ly a p p l i e d to t h e s o - c a lle d lo w -fie ld g i a n t m a g n e t o s t r ic t iv e exchange-spnng T bF eC o/Y F eC o m u ltilay ers, in w h i c h g i a n t m a g n e t o s t n c t i v e (e.g TbFeCo) a n d s o f t m a g n e t i c (e.g F e C o ) l a y e r s a l t e r n a t e [1,2] T h e s t r u c t u r a l , m a g n e t i c a n d m a g n e t o s ! n e t i v e p ro p e r tie s of T b F e C o / Y F e C o m u l t i l a y e r s h a v e b e e n previously s t u d i e d in r e l a t i o n w i t h c o n c e n t r a t i o n a s w ell as th e a n n e a l i n g t r e a t m e n t s I n t h e s e i n v e s t i g a t i o n s , a t h e r h ig h T b c o n t e n t o f a t - % IS i i x e d i n o r d e r to m a i n ta i n t h e a m o r p h o u s s t r u c t u r e in t h e m a g n e t o s t r i c tive T b F e C o l a y e r s , w h e r e a s t h e m i c r o s t r u c t u r e o f t h e in d ivid ua l so ft m a g n e t i c F e C o - l a y e r s c a n b e v a r i e d d ep e n d in g o n t h e Y - c o n c e n t r a t i o n f r o m a m o r p h o u s (x = 0.2) to n a n o c r y s t a l l i n e (x = 1) a n d c r y s t a l l i n e (x = ) s ta te [3], M o s t o f r e c e n t r e s u l t s fo r s u c h m a g n e t o s t r i c t i ve m a t e r i a l s h a v e a t t r a c t e d m u c h a t t e n t i o n m a i n l y in m a g n e tic a n d m a g n e t o s t r i c t i v e s o f t n e s s i m p r o v e m e n t H ow ever, t h e d e t a i l e d m a g n e t i z a t i o n p r o c e s s d u r i n g re v e r s a l s h o w s u n e x p e c t e d n o n m o n o t o n i c m a g n e t o s t i 'i c tive c h a n g e B e s i d e s , t h e e x c h a n g e - b i a s i n g p h e n o m e n o n a ss o c ia te d w i t h t h e e x c h a n g e c o u p l i n g b e t w e e n f e r r o m a a e-m ail: g i a n g d t h @ v n u e d u v n g n e ti c T b F e C o a n d f e r r o m a g n e t i c Y F e O o l a y e r s a s u s u a l l y fo u n d in t h e a n t i f e r r o m a g n e t i c (A F)/feiT m a g n e tic (F) b i l a y e r s y s t e m s h a s no t b e e n t a k e n in to a c c o u n t In t h i s a rt ic l e , w e h a v e fo c u s e d o n t h e i n t e r f a c e e x c h a n g e coupling in te r a c tio n a n d e x c h a n g e b ia s p h e n o m e n o n an d t h e i r c o r r e la t io n w ith m a g n e t i z a t i o n a n d m a g n e t o s t r ic t io n p ro c e s s in t h e Tl)(Feii v.C'Od ).-,h -,/Yv("Fe(i-Ccjii ;,)!■, m u l ti la y e r s T h e s a m p l e s w e r e f a b r i c a t e d by R F - m a g n e t r o n s p u t t e r i n g w i t h a v a r i a b l e Y c o n t e n t X = 0, 0.1 a n d t h e p e r i o d n u m b e r n = 50 T h e t h i c k n e s s e s of t h e i n d i v i ­ d u al layers are = 12 n m a n d t\p r - 10 n m T h e m a g n e t i z a t i o n lo o p s w e r e m e a s u r e d u s i n g a S Q l ’ID fro m t h e li q u id h e l i u m to ro o m t e m p e r a t u r e in fie ld s u p to T T h e m a g n e t o s t r i c t i o n w a s m e a s u r e d by u s i n g a n o p t i c a l d e f l e c t o m e t e r ( r e s o l u t i o n of * '6 rad), in w h i c h t h e b e n d i n g o f t h e s u b s t r a t e d u e to t h e m a g n e t o s t r i c t i o n m t h e film w a s d e t e r m i n e d Results and discussion S h o w n in F ig a r e t h e p a r a l l e l m a g n e t i z a t i o n c u r v e s m e a s u r e d a t a n d 100 K for t h e a s - d e p o s i t e d s a m p l e s W h e n s w e e p i n g t h e field f r o m h i g h p o s i t i v e to n e g a t i v e field, t h e h y s t e r e s i s loop e x h i b i t s t h e f i e l d - i n d u c e d m a g ­ n e t i z a t i o n t r a n s i t i o n s A t d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e s , tw o d i f f e r e n t b e h a v i o r s a r e o b s e r v e d : (i) t w o - s t e p m a g n e t i z a ­ t i o n c u r v e s a t 7" = K (F ig l a ) , m e a n w h i l e , (ii) a t T = 100 K t h e y a r e t h r e e - s t e p m a g n e t i z a t i o n c u r v e s (Fig lb ) T h i s d if f e r e n c e c o u ld b e a t t r i b u t e d to t h e d i f f e r e n t e ff e c ti v e e x c h a n g e c o u p l i n g T h e c o r r e s p o n d i n g s c h e m a ­ tic d i a g r a m o f t h e m a g n e t i z a t i o n p r o c e s s IS g iv e n in t h e T he European P h ysical Jo u rnal B (T) Fig H y s te r e s is loops a n d m a g n e t i z a t i o n p ro c e s s a t K (left ) a n d 100 K (rig ht) for T b F e C o / Y ^ F e C o h , m u ltila y e r s: (a) X = 0, (b) X = 0.1 a n d (c) X = 0.2 of Fig T h e m a g n e t i z a t i o n p r o c e s s in t h i s s y s t e m IS governed by t h e c o m p e t i t i o n b e t w e e n t h r e e e n e r g i e s : exchange c o u p li n g , m a g n e t i c a n i s o t r o p y a n d Z e e m a n energy [4], In t h e s e s y s t e m s , Y F e C o IS a f e r r o m a g n e t i c alloy, w h e r e a s T b ( F e C o ) IS a f e i T i m a g n e t i c o n e a n d t h e coupling b e t w e e n F e C o a n d T b m o m e n t s IS a n t i f e r r o m agnetic w i t h d o m i n a n t T b c o n t r i b u t i o n to m a g n e t i z a ­ tion B e c a u s e t h e e x c h a n g e c o u p l i n g b e t w e e n t h e l a y e r s IS d o m i n a t e d by F e C o - F e C o f e r r o m a g n e t i c i n t e r a c t i o n s , the c o u p lin g b e t w e e n t h e n e t m a g n e t i z a t i o n of t h e tw o layers IS a n t i f e r r o m a g n e t i c F o r a v e r y h i g h field, t h e Z eem an e n e r g y d o m i n a t e s a n d t h e n e t m a g n e t i z a t i o n of both Y F e C o a n d T b F e C o t e n d s to be a l i g n e d in t h e field direction (h i g h - f i e l d s a t u r a t i o n ( H F S ) s t a t e ) a n d a n e x te n d e d d o m a i n w a l l ( E D W ) IS i n d u c e d b e t w e e n l a y e r s (state (1)) W h e n t h e fie ld IS d e c r e a s e d , t h e H F S - s t a t e an d t h e n E D W is f i r s t l y v a n i s h e d b y t h e r e v e r s a l o f t h e YFeCo l a y e r a n d / o r T b F e C o l a y e r d e p e n d i n g o n t h e i r m a g n e t i z a t i o n ( M) a n d m a g n e t i c a n i s o t r o p y (K) L e t u s firstly s t a r t to c o n s i d e r t h e 100 K m a g n e t i z a t i o n lo o p s show n o n t h e r i g h t o f F ig A t t h i s t e m p e r a t u r e , t h e m a g n e tic a n i s o t r o p y o f t h e T b F e C o l a y e r s c a n b e n e g lig ib le A s t h e m a g n e t i c field IS d e c r e a s e d fr o m t h e H F S - s t a t e t h e m a g n e t i z a t i o n r e v e r s a l t a k e s p la c e f i r s t ly in t h e s m a l l e r m a g n e t i z a t i o n T b F e C o l a y e r s ( stale (1*)) A t low n e g a t i v e field s, t h e r e v e r s a l o c c u r r e d for t h e w h o le s y s t e m fo llo w ed by a p l a t e a u (low-field s a t u ­ r a t i o n (L F S ) s t a t e ) (s t a t e (2 )) I n t h i s c a s e , th e L F S - s t a t e c o r r e s p o n d ? to tile f e m m a g n e t i c m u l t i l a y e r e d o n e A t lo w t e m p e r a t u r e T - K h o w e v e r , s t a r t i n g to d e c ­ r e a s e t h e a p p l i e d m a g n e t i c field, t h e H F S - s t a t e IS r e ­ p l a c e d b y t h e L F S - s t a t e w i t h t h e firs t r e v e r s a l of t h e m a g n e t i c m o m e n t s o c c u r r i n g in t h e F e l a y e r s [state (2)) T h i s IS d u e to t h e f a c t t h a t a l t h o u g h t h e T b F e O o l a y e r s h a v e s m a l l e r n e t m a g n e t i z a t i o n ( w i t h r e s p e c t to t h a t of F e l a y e r s ) , t h e i r s t r o n g m a g n e t i c a n i s o t r o p y c o n t i n u e s to p i n t h e i r m a g n e t i z a t i o n a g a i n s t t h e m a g n e t i c field d i r e c ­ ti o n F o r s a m p l e X = a n d 0.1, t h e r o t a t i o n of t h e F e m a g n e t i z a t i o n s t a r t s i n p o s i t i v e field s, a l m o s t c o m p e n ­ s a t e s w i t h T b F e C o m a g n e t i z a t i o n in z e r o fie ld s a n d t h e F e m a g n e t i z a t i o n r e v e r s a l p r o c e s s IS c o m p l e t e d in n e g a ­ t i v e fi e ld s (F ie l a left) F o r T b F e C o Yn ( Fe f ' ( j ) ! t h e r e v e r s a l o f t h e F e m a g n e t i z a t i o n IS c o m p l e t e d a n d c a u s e s a n e g a t i v e m a g n e t i z a t i o n w h e n t h e a p p l i e d field The E uropean P h ysical Journal B IS still p o s i ti v e (Fig lc , left) T h i s c a n b e a t t r i b u t e d to the lo w er m a g n e t i c a n i s o t r o p y i n t h e s a m p l e w i t h a m o r ­ phous Y F e C o l a y e r s (x = ) t h a n t h a t i n t h e s a m p l e with c r y s t a l l i n e (x = ) a n d / o r n a n o c r y s t a l l i n e (x = 1) ones C o n c e r n in g t h e d e c r e a s e o f m a g n e t i z a t i o n in t h e hysteresis lo op s w h e n c h a n g i n g fr o m H F S - s t a t e in to L F S -state t h a t c o r r e s p o n d s to t h e c h a n g e o f t h e m a g n e ­ tization o f t h e Y F e C o l a y e r s (by t h e s o - c a lle d d e c o m p r e ­ ssion s t a g e o f t h e d o m a i n w a ll) , o n e o b s e r v e s t h a t t h e higher Y - c o n c e n t r a t i o n , t h e l o w e r m a g n e t i z a t i o n v a r i a ­ tion T h is is in a good a g r e e m e n t w i t h y t t r i u m s u b s t i t u ­ tion for F eC o l e a d i n g to t h e r e d u c t i o n o f m a g n e t i z a t i o n of the Y F e C o la y e r s Low-field p a r a l l e l m a g n e t o s t r i c t i o n À I I d a t a m e a s u r e d at room t e m p e r a t u r e a r e p r e s e n t e d in F ig for TbFeCo/Yx(FeCo)i-x T h e field IS a p p l i e d in t h e film plane, in a d i r e c t i o n p a r a l l e l to t h e s a m p l e le n g t h Besides th e s i g n i f i c a n t i n c r e a s e o f t h e lo w -fie ld m a g n e ­ tostriction c h a r a c t e r i s t i c o f t h i s s p r i n g - e x c h a n g e m u l t i ­ layer, all s a m p l e s , h o w e v e r , e x h i b i t a h i g h l y n e g a t i v e slope a t h ig h -fie ld T h i s w ill b e i n t e r p r e t e d b a s e d o n t h e m a g n e tiz a tio n m e c h a n i s m in c o r r e l a t i o n w i t h t h e f o r ­ mation o f i n t e r f a c i a l E D W I n t h i s c a s e , t h e m a g n e t i z a ­ tion p ro c e s s a t 100 K (Fig 1, r i g h t ) will be a p p l i e d A rapidly i n c r e a s i n g ktt a t lo w fie ld c o r r e s p o n d s to t he r o t a ­ tion of m a g n e t o s t r i c t i v e T b F e C o l a y e r s fr o m s t a t e (1*) to stale (2) A t h i g h field, t h e n e g a t i v e m a g n e t o s t r i c t i o n trib utio n o f i n t e r f a c i a l E D W ( s t a l e (3)) l e a d s to t h e decrease o f All [5], The d if fe re n c e in t h e m a g n e t i z a t i o n p r o c e s s c a n be e x p e rim e n ta lly o b t a i n e d by t h e t y p i c a l m m o l ' h y s t e r e s i s loops r e c o r d e d a t K a n d 100 K for ty p ic a l TbFeCo/YosFeCoy* m u l t i l a y e r (s e e in F ig 3) T h e T to a m e a s u r e m e n t w a s o b t a i n e d b y s w e e p i n g t h e field fr o m small n e g a ti v e v a l u e finH — -0.4 T c o ll e c te d fro m t h e h y ste re sis loo ps (Fig 1) t h a t c o r r e s p o n d s to L F S - s t a t e w ith ou t in t e r f a c e E D W {st at e (2 )) F 10111 re c o il c u r v e s o f minor cycles, w e o b s e r v e d c l e a r l v o n e - s t e p m a g n e t i z a t i o n rev ersal a t K, m e a n w h i l e it w a s t w o - s t e p r e v e r s a l process a t h i g h t e m p e r a t u r e , T = 100 K T h e m m o l ' h y s t e r e s i s l o o p s r e c o r d e d in t h e t e m p e ­ r a t u r e r a n g e fr o m K to K for T b F eC o/Y n -(FeCo), s film s (F ig 4) s h o w a s h i f t o f t h e c e n t r e of t h e m i n o r h ys- ,10H F ig P a r a l l e l m a g n e t o s t r ic t io n d a ta m e a s u r e d at room t e m p e r a t u r e for T b F e C o A \( F e C o ) iA m u ltila y e r s: (a) X = ( b ) X - 0.1 a n d (c) X = 0.2 Fig M i n o r loops m e a s u r e d by s w e e p i n g t h e field from T to -0.4 T (closed s q u a r e s ) a n d m a g n e t i z a t i o n d a t a (opened squares) a t K (a) a n d 100 K (a) fo r TbFeCo/Yo _’(F eC o)o film s T he E uropean P h ysical Journal B Ơ( H) = 7ĩ ^ A ( M H + K) 0.9 Y 0.6 - U sin g those e q u a tio n s a n d c o n sid erin g th a t th e e x c h ­ a n g e c o n s t a n t is p r o p o r t i o n a l to t h e s q u a r e of m a g n e t i ­ z a ti o n , t h e fo llo w in g e x p r e s s i o n c a n be d e d u c e d : Y I? « a7 J■ £ N 0.3 ỈM ị - H ^ FeCo 1 0.0 L l i - ' 2M ' n , r j T ] ) H ¥ ( T i ) + / / •V ) J -0.3 (2) M Y F (T , '//; I T • A \ ; (3) (T Ì T h e d e c r e a s i n g e x c h a n g e b i a s field Hi: w i t h th e i n ­ c r e a s i n g m e a s u r i n g t e m p e r a t u r e r e s u l t s from t h e m a g ­ n e tiz a tio n a n d th e m a g n e tic an iso tro p y decrease T h is o b s e r v a t i o n IS in g o o d a g r e e m e n t w i t h t h e e x p r e s s i o n a s in d i c a t e d in (3) (a) K 0.9 0.6 mi i s s 0.3 - Conclusion » • ■* ■• 0.0 / -0.3 (b ) K - 0.9 0.6 h ift N f 0.3 ■ In t h i s w o rk Wf h a v o d e m o n s t r a t e d t h e m a g n e t i z a ­ t i o n a n d m a g n e t o s t r i c t i o n p r o r r s s 111 th p spnnsj'-magnt'-l T b F e C o / Y F e C o m u l t i l a y e r I n t h i s s y s t e m , th e e x c h a n g e b i a s p h e n o m e n o n a n d i n t e r f a c i a ] d o m a i n w a ll a s a r e s u l t of a n t i f e i i ' o m a g n e t i e e x c h a n g e - c o u p l i n g i n t e r a c t i o n b e t ­ w een lay ers h as bpen p rese n ted T he m ag n e tiz atio n p r o c e s s a n d t h e e x c h a n g e - b i a s effect s h o w e d to d e p e n d stro n g ly on th e te m p e tu re T he m a g n e to stric tio n b e h a v i o r in c o r r e l a t i o n w i t h t h e m a g n e t i z a t i o n p r o c e s s h a s been d iscu ssed Acknowledgement: 0.0 -0.3 (c) ĩ 50 K -I ••• HoH• -t-Ạ Tên đê tài: Nghiên cứu q trình từ hóa, từ giao chế lực kháng từ dươne trone màne đa lớp dựa hợp kim TbFeCo M ã số: QC.06.22 Cơ quan quản ỉỷ để tài: Đại học Quốc gia Hà Nội Địa chỉ: 144, đường Xuân Thuỷ, cầu Giấy - Hà Nội Điện thoại: 8340564 Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Cơng nghệ Kinh p h ỉ Tơng chi phí thực chi: 28 triệu (Hai mươi tám triệu đông chằn) Trong đó: - Từ ngân sách Nhà nước: 28 triệu Thời gian Thời gian nghiên cứu: năm Thời gian bắt đầu: 05/2006 Thời gian kết thúc: 02/2007 Tên cản p h ổi hợp nghiên cứu: - Chù trì đ ề tài: TS Đồ Thị Hươna Giang Trường ĐH Công nghệ, ĐHỌGHN - Những người tham gia: GS.TS Nguyễn Hữu Đức Trường ĐH Công nghệ, ĐHỌGHN NCS Nguyền Thành Nam Trường ĐH Công nghệ, ĐHQGHN NCS Bùi Cơng Tính Trường ĐH Cơng nghệ, ĐHQGHN NCS Bùi Đình Tú Trường ĐH Cơng nghệ, ĐHQGHN Số đăng kỷ đề tài s ố chứng nhận đăng kỷ KQNC Báo mật A Phô biên rộng rãi B Phô biến hạn chê Ngày: Ngày c Bao mật 18 Tóm tắt kết nghiên cửu: - Q trình từ hóa hình thành vách đơmen vùng chuyến tiếp lớp từ mềm từ giảo màng đa lớp có cẩu trúc đàn hồi từ nghiên cứu mô tả cách tượng luận hệ màng từ giáo {Tb(Fe0.55Co 0.45)i.5/YFeCo} 50 - Đê xt mơ hình q trinh từ hóa khác phụ thuộc nhiệt độ, thành phân, độ dày lớp tính chât từ nội lớp từ độ, dị hướns từ, lực kháng từ, lượng tương tác trao đôi định - Đê xt mơ hình tính tốn lý thuyết dựa vào cạnh tranh loại lượng đế mỏ tả q trình từ hóa theo mơ hình - Sự xt chun pha cảm ứng từ trường quan sát thấy đường cong từ hóa khác dị hướng từ từ độ cua lớp từ mêm (dị hướng nhỏ, từ độ lớn) lớp từ giao (dị hướng lớn, từ độ nho) dần đên q trình từ hóa xảy khơng đồng thời từ trường ngồi Với phù hợp đó, khảng định q trình từ hóa với xuất chuyên pha cam từ đường conu từ hóa khác phụ thuộc vào khơng nhiệt độ mà độ dày cua lớp từ 2,iao - Xuât phát từ môi liên hệ từ giáo từ độ (từ giao ti lệ bình phương với tù' độ), chuyên pha cám trường hiêu cách rõ ràng đường cong từ giảo Từ đây, đặc trưng từ giao với từ giao cao vùng, từ trường thâp từ giảo giảm vùng từ trường cao giái thích theo mơ hình từ hóa đẽ xuât Đặc biệt, dóne góp âm cua vách đỏmen hình thành vùng giáp ranh cua lớp vật liệu từ giảo từ mềm lân đâu tiên Các tính tốn mơ hỉnh lý thuyẽt cho kêt qua phù hợp tôt với quan sát thực nghiệm Các cơng trình khoa học cơng bố: Các kết thu cua đề tài báo cáo cơng bố 02 CƠ112 trình khoa học tham dự hội nghị qc tê đăng tai tạp chí chuyên nghành qc tê có uy tín M agnetization and magnetostriction process in spring-magnet TbFeCo/Fe multilayers with variable TbFeCo thickness, D.T Huong Giang, N.H Due, J Juraszek, J Teillet, Bài bảo trình bày hội nghị Quỏc tê Joint European M agnetic Symposia, San Sebastian, 26-30 June, 2006, chap nhận đăng tạp chí Journal o f Magnetism and Magnetic Materials, 2007 Magnetic study o f TbFeCo/YFeCo multilayers having exchange-bias phenom enon, D.T.Huong Giang, N.H Due, J Juraszek, J Teillet, Bài báo 19 trình bày hội nghị Qc tê International Workshop on Spin Transfer (IWST), October 2-4, 2006, Nancy, France, chấp nhận đăng tạp chí The European Physical Journal B, 2007 r \ r w Kiên nghị vê quy mô đôi tượng áp dụng kêt nghiên cứu: Chức vụ Chủ nhiệm đề tài Chu tịch Thu trươna, quan Hội đônạ đánh giá quan quan chu trì đê tài thức lý đề tài Đơ Thị Họ tên ' 7T / Ả/ ^*■ H M m Ậ ậ /< / ' '/ * Đóng dấu PHO Hí CU TRƯONC' 20 \ ỵ /■* , i f ' tn' li TÓ M TẮT NH Ữ NG KẾT QUẢ C H ÍN H CỦA ĐẺ TÀI NCKH Tên đề tài: Nghiên cứu q trình từ hóa, từ giáo chế lực kháng từ dương màng đa lớp dựa hợp kim TbFeCo Mã số: QG.06.22 Chủ trì đề tài: TS Đỗ Thị Hưo'ng Giang Những kết chính: a Kết khoa học: * Những đóng góp cua để tài - Q trình từ hóa hình thành vách đơmen vùns chuyên tiếp lớp từ mêm từ giao màng đa lớp có câu trúc đàn hồi từ nghiên cứu mô tả cách tượng luận trẽn hệ màng từ giao {Tb(Feo.55Coo.45)i.5/YFeCo}5(, - Đê xt mơ hình q trình từ hóa khác phụ thuộc nhiệt độ, thành phần, độ dày lớp tính chất từ nội cua lớp từ độ, dị hướng từ, lực khán^ từ lượng tương tác trao đối định Đê xt mơ hình tính tốn lý thut dựa vào cạnh tranh cua loại lượng q trình từ hóa - Sự xt cua chuyên pha cám ứng từ trường đà quan sát thảy đường cone từ hóa khác ẹiừa dị hướna từ từ độ cua lớp từ mêm (dị hướng nho, từ độ lớn) lớp từ giảo (dị hướne lớn, từ độ nho) dẫn đến q trình từ hóa xay khơnR đơnơ thời cùng, từ trường ngồi Với phù họp đó, có thê khăng định q trình từ hóa với xuât chuyển pha cam từ đường cong từ hóa khác phụ thuộc vào khơng chi nhiệt độ mà độ dày lớp từ giao - Xuất phát từ mối liên hệ từ giao từ độ (từ giao ti lệ bình phương với từ độ), chuyển pha cảm trường hiêu cách rõ ràng hon đường cong từ giảo Từ đây, đặc trưng từ giảo với từ RĨao cao vùng từ trường thấp từ giảo giảm vùng từ trường cao đà giải thích theo mơ hình từ hóa đề xuất Đặc biệt, đóns; gópâm cua cácvách đơmen hình thành vùng giáp ranh lớp vật liệu từ siao tù' lân đâu tiên Các tính tốn mơ hình lý thuyết cho kẽt qua phù họp tốt với quan sát thực nghiệm 71 * Các công trình khoa học cơng bố: Các kết thu đề tài đà báo cáo công bố 02 cơng trình khoa học tham dự hội nghị quốc tế đăng tai 02 tạp chí chun nghành quốc tế có uy tín Magnetization and magnetostriction process in spring-magnet TbFeCo/Fe multilayers with variable TbFeCo thickness, D.T Huong Gian? N.H Due J Juraszek, J Teillst, Boo coo hội nghị Quôc tê Joint European Magnetic Symposia, San Sebastian, 26-30 June, 2006 đăng tạp Journal o f Magnetism and Magnetic Materials, 2007 Magnetic study o f TbFeCo/YFeCo multilayers having cxchonge-bicis phenomenon, D.T.Huong Giang, N.H Due, J Juraszek, J Teillet, Bài báo hội nghị Quốc tế International Workshop on Spin Transfer (IWST) October 2-4, 2006, Nancy, France, đăng tạp chí The European Physical Journal B 2007 b Tình hình sử dụng kinh phí: Tơng kinh phí hơ trợ: 28 triệu đồng Kinh phí chi: 28 triệu đồng c Tóm tắt nội dung tiếng Anh - The magnetization process and domain walls formation at the between soft m agnetic and magnetostrictive were interface investigated in magnetostrictive “spring-magnet” {Tb(Fe 55C 00 45 )i 5/YFeCo; so multilayers - Different natures of the magnetization reversal depending on the temperature, com position, layer’s thickness are governed bv the intrinsic magnetic properties o f individual layers such as m agnetization, magnetic anisotropy, magnetic coercivity, exchange coupline, interactions - Theoretical analysis models based on the competition between different energies in magnetization processes - The induced magnetic field transitions observed in hysteresis loops due to the magnetization and magnetic anisotropy differ from the soft magnetic layer (high magnetization, low magnetic anisotropy) to the magnetostrictive layer (low magnetization, high magnetic anisotropy), so the magnetization reversal occurs at different coercive fields for each layer Based on this approach, it could be confirmed that the different observed magnetic transitions depend on not only the temperature but also the magnetostrictive layer thickness 22 - Starting idea from the relationship between magnetostriction and magnetization, the magnetic transitions can be more clearly invident in magnetostriction curves The extremely high magnetostriction at low field and the decrease o f m agnetostricion at high field have been explained based on given models The formation of extended domain wall (EDW) at the interfaces resulting in a negative contribution to the parallel magnetostriction has been firstly reported CHỦ NHIỆM ĐÈ TÀI (Kỷ ghi rõ họ tên) XÁC NHẬN CỦA ĐƠN VỊ (Kỷ ghi rõ họ tèn) XÁC NHẬN CO QUAN CHỦ QUẢN 23 ... hướng từ q trình từ hố màng từ giảo đa lớp có câu trúc từ đàn hồi dựa hợp kim Terfecohan Nội dung nghiên cứu bao gơm: - Nghiên cứu q trình từ hố chê lực kháng từ dương màng mỏng đa lớp TbFeCo/ YFeCo... thấp trình bày (dị hướng từ cua lớp từ giảo TbFeCo lớn nhiều so với lớp từ mềm), nhiệt độ cao, dị hướng từ lớp từ giảo TbFeCo giảm mạnh từ độ nhỏ nhiều so với từ độ lớp Fe Do đó, q trình đảo từ. .. dung kết nghiên cứu: Nghiên cứu q trình từ hố, từ giao chê lực kháng từ dươníí nhiệt độ khác (từ K đến nhiệt độ phòng) hệ màng từ giao đa lớp: a Màng Terfecohan/Fe có chiêu dày lớp từ ữja