Ảnh hưởng của chiều dày lớp NiFe (tNiFe) lên lực kháng từ Hc được thể hiện trên hình 3.12. Kết quả cho thấy, khi chiều dày lớp NiFe tăng từ 5 nm đến 7 nm thì độ lớn Hex giảm khơng đáng kể. Trong khi đó, khi chiều dày lớp NiFe tăng từ 7 nm đến 12 nm thì lực kháng từ giảm rất nhanh (từ khoảng 190 Oe xuống khoảng 45 Oe). Nguyên nhân xảy ra hiện tượng này là do khi chiều dày lớp NiFe tăng lên thì tính từ mềm của lớp ghim chiếm ưu thế hơn so với tương tác bề mặt giữa NiFe/IrMn, do đó lực kháng từ giảm. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 L ùc kh¸ng tõ H C ( Oe ) Độ dầy lớp NiFe (nm)
Hình 3.12 : Sự phụ thuộc của Hc vào chiều dày lớp NiFe của hệ NiFe (5 nm)/Cu (3 nm)/NiFe (tNiFe nm)/IrMn (10 nm).
3.3.3. Ảnh hưởng của lớp phản sắt từ lên tính chất từ.
Sự phụ thuộc của Hex và Hc vào chiều dày lớp phản sắt từ IrMn cũng là một khảo sát quan trọng đối với hệ có cấu trúc spin van. Để nghiên cứu sự phụ thuộc này, màng đa lớp Ta (5 nm)/NiFe (5 nm)/Cu (3 nm)/NiFe (9 nm)/IrMn (tIrMn nm)/Ta
(5 nm) đã được chế tạo với tIrMn = 8 nm, 10 nm và 15 nm. Mẫu sau khi được chế tạo đã được tiến hành đo VSM (hình 3.13).
-750 -500 -250 0 250 500 750 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 M /M S
Magnetic field H (Oe)
8 nm 10 nm 15 nm
Hình 3.13: Ảnh hưởng của lớp phản sắt từ lên tính chất từ của hệ có cấu trúc spin van Ta (5 nm)/NiFe (5 nm)/Cu (3 nm)/NiFe (9 nm)/IrMn (tIrMn nm)/Ta (5 nm).
Hình 3.14 cho ta thấy rằng từ trường trao đổi dịch Hex gần như khơng thay đổi (có giá trị khoảng 200 Oe) khi chiều dày lớp IrMn thay đổi từ 8 nm đến 15 nm.
8 10 12 14 16 18 20 120 140 160 180 200 H C , H ex ( O e ) t IrMn (nm) HC Hex
Hình 3.14: Sự phụ thuộc của lực kháng từ Hc và từ trường trao đổi dịch Hex vào chiều dày lớp IrMn của hệ Ta (5 nm)/NiFe (5 nm)/Cu (3 nm)/NiFe (9 nm)/IrMn
(tIrMn nm)/Ta (5 nm).
Sự phụ thuộc của từ trường trao đổi dịch Hex và và lực kháng từ Hc vào chiều dày của lớp phản sắt từ đã được nhóm tác giả J. Nogue’s và Ivan K. Schuller nghiên cứu và công bố. Kết quả chỉ ra rằng: khi chiều dày lớp phản sắt từ ở dưới 2 nm, từ trường trao đổi dịch của mẫu gần như bằng 0. Điều đó chứng tỏ hiệu ứng trao đổi dịch gần như biến mất hoàn toàn ở giá trị nói trên. Tuy nhiên, từ 2 nm trở lên, hiệu ứng trao đổi dịch trở nên mạnh mẽ, dẫn đến Hex tăng một cách đột ngột. Khi chiều dày lớp AFM bằng 6 nm, Hex bắt đầu ổn định và gần như không thay đổi khi chiều dày lớp phản sắt từ thay đổi.
Điều đó có thể được giải thích, khi chiều dày lớp IrMn tăng, các mômen từ của lớp sắt từ NiFe bị ghim ngày càng nhiều và tất cả các mômen từ của lớp này sẽ bị ghim lại khi lớp IrMn có chiều dày 6 nm trở lên. Đây chính là nguyên nhân làm cho từ trường trao đổi dịch gần như khơng thay đổi.
Ngồi ra, ta có thể nhận thấy rằng, khi chiều dày lớp IrMn tăng từ 10 nm đến 15 nm thì lực kháng từ của mẫu giảm dần từ 160 Oe đến 114 Oe.
KẾT LUẬN
Sau khi hoàn thành luận văn, em rút ra được các kết luận sau:
Đã chế tạo thành cơng màng mỏng từ tính NiFe, NiFe/IrMn và màng mỏng
có cấu trúc spin van NiFe/Cu/NiFe/IrMn. NiFe là vật liệu từ mềm với Hc = 5,1 Oe.
IrMn (111) cho hằng số tương tác trao đổi bề mặt ổn định nhất.
Màng mỏng 2 lớp NiFe/IrMn có hiệu ứng trao đổi dịch và Hex, Hc phụ thuộc vào chiều dày lớp NiFe.
Tính chất từ của cấu trúc spin van NiFe/Cu/NiFe/IrMn phụ thuộc vào lớp NiFe và lớp IrMn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt.
1. Nguyễn Hữu Đức , (2003), Vật liệu từ liên kim loại, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
2. Nguyễn Phú Thùy , (2003), Vật lý các hiện tượng từ, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
3. Vũ Thị Huyền Trang, (2011), Nghiên cứu chế tạo dây Coban có kích thước nano
bằng phương pháp điện hóa, Khóa luận tốt nghiệp Đại học khoa Vật lý, Đại
học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
4. Vũ Thị Thanh, (2014), Ảnh hưởng của từ trường trong quá trình lắng đọng lên tính chất của dây nano, Luận văn Thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Khoa
học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
Tiếng Anh.
5. A. Aharoni, E.H. Frei, S. Shtrikman, (1956), ―Theoretical Approach to the Asymmetrical Magnetization Curve‖, Journal of Applied Physics, Vol. 30
(12), pp. 1956-1961.
6. A.J. Devasahayam, P.J. Slides and M.H. Kryder, (1998), ―Magnetic temperature and corrosion properties of the NiFe/IrMr exchange couple‖, J. Appl. Phys, 83, p. 7216.
7. A. Layadi, J.W. Lee, J.O. Artman, (1988), ―FMR and TEM studies of annealed and magnetically annealed thin bilayer films‖, J. Appl, Phys, 63, p.3808. 8. C.P. Bean, (1960), in: C.A. Neugebauer, J.B. Newkirk, D.A. Vermilyea (Eds),
Structure and properties of Thin Films, Wiley, New York, p. 331.
9. D. Mauri, H.C. Siegmann, P.S. Bagus, E. Kay, (1987), ―Simple model for thin ferromagnetic films exchange coupled to an antiferromagnetic substrate‖, J.
10. G. Anderson, Y. Huai, L. Miloslawsky, (2000), ―CoFe/IrMn exchange biased top, bottom, and dual spin valve‖, Journal of Applied Physics, p. 6989-
6991.
11. I.S. Jacob, in: G.T. Rado, H. Suhl(Eds), (1963), Magnetism, Academic Press,
New York, p.271.
12. J. Adrian Devasahayam and H. Mark Kryder, (1999),―Biasing Materials For Spin-Valve Read Heads‖, IEEE transaction on magnetics, vol.35(2), pp. 178 – 190.
13. J. Nogués, J. Sort, V. Langlais, V. Skumryev, S. Suriñach, J.S. Muñoz, M.D. Baró, (2005), ―Exchange bias in nanostructures‖, J. Appl, Phys, 61, p.4255. 14. J. Nogues´, K.I. Schuller, (1998), ―Exchange bias‖, Journal of Magnetism and
Magnetic Materials, 192 , p.203—232.
15. L. Jian-Ping, Q. Zheng-Hong, S. Yu-Cheng, BAI Ru, L. Jian-Lin, Z. Jian-Guo, (2014), ―Effect of Magnetic Annealing on IrMn Based Spin Valve Materials with SAF Structure‖, Journal of Inorganic Materials, Vol. 29(4), pp. 411-416.
16. M.N. Baibich, J.M. Broto, A. Fert, F. nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Etienne,
G. Creuzet, A. Friederich and J. Chazelas, (1989), ―Giant
Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic superlattices‖, Phys. Rev.
Lett, Vol. 61, pp. 2472-2475.
17. M.T. Johnson, P.J.H. Bloemen, F.J.A. Broeder and J.J. de Vries, (1996), ―Magnetic anisotropy in metallic multilayers‖, Rep. Prog. Phys, 59, p.1409. 18. N.G. Chechenin, P.N. Chernykh, S.A. Dushenko, I.O. Dzhun, A.Y. Goikhman, V.V. Rodionova, (2014), ―Asymmetry of Magnetization Reversal of Pinned
Layer in NiFe/Cu/NiFe/IrMn Spin-Valve Structure, Journal of
Superconductivity and Novel Magnetism‖, Phys. Rev. Lett, Volume 27(6), 19. P.S. Anil Kumar and J.C. Lodder, (2000), ―The spin valve transitor‖, J. D.
20. S.J. Bludell, J.A.C. Bland, (1992), ―Polarized Neutron Reflection as a Probe of Magnetic Films and Multilayers‖, Phys. Rev, p. 3391.
21. V.K. Sankaranarayanan, S.M. Yoon, C.G. Kim, C.O. Kim, (2005), ―Exchange bias variation of the seed and top NiFe layers in NiFe/FeMn/NiFe trilayer as a function of seed layer thickness‖, Journal of Magnetism and Magnetic