BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  21,785,344
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

Nguyễn Thị Thanh Thủy, Cao Thị Thanh Hải, Nguyễn Thị Huế, Đinh Hùng Mạnh, Vũ Hồng Kỳ(1), Đỗ Khánh Tùng, Nguyễn Thanh Hường, Nguyễn Thị Ngọc Anh

TĂNG CƯỜNG TRƯỜNG TRAO ĐỔI DỊCH THEO PHƯƠNG VUÔNG GÓC TRONG HỆ VẬT LIỆU [Co/Pd]/IrMn VỚI LỚP XEN GIỮA CoFe SIÊU MỎNG

ENHANCEMENT OF PERPENDICULAR EXCHANGE BIAS IN [Co/Pd]/IrMn SYSTEM BY ULTRATHIN CoFe IN-SERTION LAYER

Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên

2020

06

Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của lớp xen giữa CoFe mỏng tới hiệu ứng trao đổi hiệu dịch theo phương vuông góc trong hệ vật liệu [Co/Pd]/IrMn. Các màng mỏng đa lớp được chế tạo bằng phương pháp phún xạ magnetron. Các đặc trưng cấu trúc và tính chất từ của các màng đa lớp được khảo sát bằng hệ đo nhiễu xạ tia X và hệ đo từ kế mẫu rung. Kết quả nghiên cứu cho thấy giá trị trường trao đổi dịch HEB theo phương vuông góc ở nhiệt độ phòng trong màng mỏng đa lớp [Co/Pd]/IrMn là tương đối cao (HEB ~ 98 Oe). Tuy nhiên giá trị HEB được tăng cường đáng kể khi có thêm một lớp CoFe mỏng (tCoFe = 0,3 - 1,2 nm) xen giữa lớp sắt từ [Co/Pd] và lớp phản sắt từ IrMn. Giá trị HEB đạt được cao nhất là 205 Oe với tCoFe = 0,8 nm, gấp hơn 2 lần so với hệ không có lớp CoFe xen giữa.

In this study, we investiged the effect of an ultrathin CoFe in-sertion layer on perpendicular exchange bias in the [Co/Pd]/IrMn systems. These multilayers were deposited by magnetron sputtering. The structural and magnetic properties of the deposited multilayers were examined by X-ray diffractometer and Vibration sample magnetometer. The experimental results showed that the value of the perpendicular exchange bias field (HEB) of [Co/Pd]/IrMn multilayers at room temperature is relatively high (HEB ~ 98 Oe). However, HEB is significantly enhanced when an ultrathin layer of CoFe (tCoFe = 0.3 – 1.2 nm) is in-serted between the [Co/Pd] ferromagnetic multilayers and the IrMn antiferromagnetic layer. The highest value of HEB is 205 Oe with tCoFe = 0.8 nm which is more than twice higher than that of the system without CoFe in-sertion layer.

Xem toàn văn
  • [1] D.-T. Ngo, Z. L. Meng, T. Tahmasebi, X. Yu, E. Thoeng, L. H. Yeo, A. Rusydi, G. C. Han, and K.-L. Teo, (2014), Interfacial tuning of perpendicular magnetic anisotropy and spin magnetic moment in CoFe/Pd multilayers,J. Magn. Magn. Mater., vol. 350, pp. 42-46, 2014.
  • [2] J. Nogués, and I. K. Schuller, (1999), Exchange bias,J. Magn. Magn. Mater., vol. 192, pp. 203-232, 1999.
  • [3] I. L. Castro, V. P. Nascimento, E. C. Passamani, A.Y. Takeuchi, C. Larica, M. Tafur, and F. Pelegrini, (2013), The role of the (111) texture on the exchange bias and interlayer coupling effects observed in sputtered NiFe/IrMn/Co trilayers,J. Appl. Phys., vol. 113, no. 20, p. 203903, 2013
  • [4] M. Fecioru-Morariu, G. Guntherodt, M. Ruhrig, A. Lamperti, and B. Tanner, (2007), Exchange coupling between an amorphous ferromagnet and a crystalline antiferromagnet,J. Appl. Phys., vol. 102, no. 5, p. 053911, 2007.
  • [5] H. J. Zhang, S. Yamamoto, Y. Fukaya, M. Maekawa, H. Li, A. Kawasuso, T. Seki, E. Saitoh, and K. Takanashi, (2014), Current-induced spin polarization on metal surfaces probed by spin-polarized positron beam,Sci. Rep., vol. 4, p. 4844, 2014.
  • [6] H. Nemoto, H. Nakagawa, and Y. Hosoe, (2003), Dependence of Co/Pd Superlattice Properties on Pd Layer Thickness,IEEE Trans. Magn., vol. 39, no. 5, pp. 2714-2716, 2003
  • [7] T. Tahmasebi, S. N. Piramanayagam, R. Sbiaa, R. Law, and T. C. Chong, (2010), Effect of different seed layers on magnetic and transport properties of perpendicular anisotropic spin valves,IEEE Trans. Magn., vol. 46, no. 6, p. 1933, 2010.
  • [8] R. Law, R. Sbiaa, T. Liew, and T. C. Chong, (2007), Effects of Ta seed layer and annealing on magnetoresistance in CoFePd-based pseudospin-valves with perpendicular anisotropy,Appl. Phys. Lett., vol. 91, no. 24, p. 242504, 2007.
  • [9] G. Anderson, Y. Huai, and L. Miloslawsky, (2000), CoFe/IrMn exchange biased top, bottom, and dual spin valves,J. App. Phys., vol. 87, no. 9, p. 6989, 2000
  • [10] ]. L. Lin, S. Kim, and S. Bae, (2007), Effects of Co80Fe20 in-sertion layer on perpendicular exchange bias c-haracteristics in [Pd/Co]5/FeMn bilayered thin films,J. Phys., vol. 101, no. 9, p. 09066, 2007
  • [11] Y. F. Liu, J. W. Cai, and S. L. He, (2009), Large perpendicular exchange bias in IrMn/CoFe/[Pt/Co] multilayers grown on a Ta/Pt buffer layer,J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 42, no. 11, p. 115002, 2009
  • [12] N. T. Hue, N. T. T. Thuy, C. T. T. Hai, D. H. Manh, D. H. Manh , V. D. Lam, N. V. Dang, and N. T. N. Anh, (2019), Tunable perpendicular exchange bias and coercivity in [Co/Pd]/IrMn multilayers,TNU - J. Sci. Tech., vol. 200, no. 7, pp. 141-148, 2019.
  • [13] C. P. Li, (2007), Nanofabrication, nanomagnetism and other applications of nanostructures,Diss. UC San Diego, 2007
  • [14] C. W. Barton, and T. Thomson, (2015), Magnetisation reversal in anisotropy graded Co/Pd multilayers,J. Appl. Phys., vol. 118, no. 6, p. 063901, 2015.
  • [15] P. F. Carcia, (1988), Perpendicular magnetic anisotropy in Pd/Co and Pt/Co thin-film layered structures,J. App. Phys., vol. 63, no. 10, p. 5066, 1988.
  • [16] S. van. Dijken, J. Moritz, and J. M. D. Coey, (2005), Correlation between perpendicular exchange bias and magnetic anisotropy in IrMn/[Co∕Pt]n and [Pt∕Co]n/IrMn multilayers,J. Appl. Phys., vol. 97, no. 6, p. 063907, 2005.
  • [17] F. Garcia, J. Sort, B. Rodmacq, S. Auffret, and B. Dieny, (2003), Large anomalous enhancement of perpendicular exchange bias by introduction of a nonmagnetic spacer between the ferromagnetic and antiferromagnetic layers,Appl. Phys. Lett., vol. 83, no. 17, p. 3537, 2003.
  • [18] A. Mougin, S. Mangin, J.-F. Bobo, and A. Loidl, (2005), New Trends in Magnetic Exchange Bias,Eur. Phys. J. B, vol. 45, p. 155, 2005
  • [19] S. Wienholdt, D. Hinzke, and U. Nowak, (2012), THz Switching of Antiferromagnets and Ferrimagnets,Phys. Rev. Lett., vol. 108, p. 247207, 2012.
  • [20] T. Satoh, S.-J. Cho, R. Iida, T. Shimura, K. Kuroda, H. Ueda, Y. Ueda, B. A. Ivanov, F. Nori, and M. Fiebig, (2010), Spin Oscillations in Antiferromagnetic NiO Triggered by Circularly Polarized Light,Phys. Rev. Lett., vol. 105, p. 077402, 2010
  • [21] A. V. Kimel, A. Kirilyuk, P. A. Usachev, R. V. Pisarev, A.M. Balbashov, and T. Rasing, (2005), Ultrafast non-thermal control of magnetization by instantaneous photomagnetic pulses,Nature, vol. 435, pp. 655-657, (2005)
  • [22] K. Mohri, Y. Honkura, L. Panina, and T. Uchiyama, (2012), Super MI sensor: recent advances of amorphous wire and CMOS-IC magnetoimpedance sensor,J. Nanosci. Nanotech., vol. 12, no. 9, pp. 7491-7495, 2012.
  • [23] S. Yanlin, and Z. Daoben (2009), High density data storage: Principle, Technology, and Materials,World Scientific, 2009.
  • [24] R. Sbiaa, H. Meng, and S. N. Piramanayagam, (2011), Materials with perpendicular magnetic anisotropy for magnetic random access memory,Phys. Stat. Sol. RRL, vol. 5, no. 12, pp. 413-419, 2011
  • [25] B. Tudu, and A. Tiwari, (2017), Recent Developments in Perpendicular Magnetic Anisotropy Thin Films for Data Storage Applications,Vacuum, vol. 146, pp. 329- 341, 2017.
  • [26] P. P. Freitas, R. Ferreira, S. Cardoso, and F. Cardoso, (2007), Magnetoresistive sensors,J. Phys.: Condens. Matter., vol. 19, no. 16, p. 165221, 2007.
  • [27] S. S. P. Parkin, K. P. Roche, M. G. Samant, P. M. Rice, R. B. Beyers, R. E. Scheuerlein, E. J. O’Sullivan, S. L. Brown, J. Bucchigano, D. W. Abraham, Y. Lu, M. Rooks, P. L. Trouilloud, R. A. Wanner, and W. J. Gallagher, (1999), Exchange-biased magnetic tunnel junctions and application to nonvolatile magnetic random access memory,J. Appl. Phys., vol. 85, no. 8, pp. 5828-5833, 1999.
  • [28] S. Giri, M. Patra, and S. Majumdar, (2011), Exchange bias effect in alloys and compounds,J. Phys.: Condens. Matter., vol. 23, p. 07321, 2011
  • [29] A. E. Berkowitz, and K. Takano, (1999), Exchange anisotropy-a review,J. Magn. Magn. Mater., vol. 200, no. 1-3, pp. 552-570, 1999
  • [30] D. Schafer, P. L. Grande, L. G. Pereira, G. M. Azevedo, A. Harres, M. A. de Sousa, F. Pelegrini, and J. Geshev, (2015), Antiparallel interface coupling evidenced by negative rotatable anisotropy in IrMn/NiFe bilayers,J. Appl. Phys., vol. 117, no. 21, p. 215301, 2015.
  • [31] C. Leighton, J. Nogués, B. J. JönssonÅkerman, and I. K. Schuller, (2000), Coercivity Enhancement in Exchange Biased Systems Driven by Interfacial Magnetic Frustration,Phys. Rev. Lett., vol. 84, no. 15, p. 3466, 2000
  • [32] W. H. Meiklejohn, and C. P. Bean, (1957), New Magnetic Anisotropy,Phys. Rev., vol. 105, no. 3, p. 904, 1957
  • [33] W. H. Meiklejohn, and C. P. Bean, (1956), New Magnetic Anisotropy,Phys. Rev., vol. 102, no. 5, p. 1413, 1956