铁磁耦合简介

磁性多层材料的层间耦合问题越来越受到人们的关注。在理论和实验上都发现：相邻磁性层间有两种耦合，即铁磁性耦合和反铁磁性耦合，且这两种耦合对多层薄膜的物理性质有很大的影响，例如，当传导电子在多层材料薄膜中运动时，电阻率随耦合类型而有很大差别，从而可引起巨磁阻效应，近而利用这些特点，可制成巨磁阻磁头，为超高密度存储创造了条件。铁磁性是指相邻原子3d电子的自旋磁矩夹角为零，即磁矩彼此同向平行排列；反铁磁性是指相邻原子3d电子的自旋磁矩夹角为180度，即磁矩彼此反向平行排列。铁磁耦合则是研究两铁磁性层的层间耦合。

纳米多层膜的铁磁耦合

纳米磁性多层膜由于存在低维效应、层间耦合、巨磁电阻效应，因而在磁电阻传感器、磁随机存储器以及高灵敏度磁头材料等方面具有重要的应用价值。自Baibich等在Fe/Cr/Fe三明治结构中发现巨磁电阻效应以来，已有多种纳米多层膜结构见诸报道，其中，利用2层磁性薄膜的矫顽力不同产生巨磁电阻效应的纳米磁性多层膜膺自旋阀结构，因其结构简单，不需要易腐蚀的强反铁磁性材料，因而作为磁随机存储器材料得到了广泛的研究。在赝自旋阀结构中，两磁性层的层间耦合直接影响巨磁电阻效应，当磁性层材料与结构确定之后，中间层的厚度以及中间层与磁性层的结合状态将直接影响两磁性层之间的耦合效应。因此，研究赝自旋阀结构中两磁性层之间的耦合效应随中间层厚度的变化规律，将有助于赝自旋阀的研制。

采用洛仑兹电子显微镜研究了磁控溅射沉积制备的Cu/Co/Cu/Co纳米多层膜磁畴结构随铁磁层间耦合效应的变化。Cu中间层厚度较薄时，由于铁磁层之间的耦合作用，纳米多层膜为垂直易磁化，磁畴为磁泡结构，磁泡的平均直径随Cu中间层厚度的增加而减小，多层膜矫顽力呈减小趋势。当Cu中间层厚度大于3nm时，铁磁层之间的耦合作用减弱，纳米多层膜为而内易磁化，磁泡结构的磁畴消失，全部为具有波纹状的接近180度畴壁的磁畴结构。

铁磁耦合薄膜中的自旋波

磁性层状结构材料，如：磁性多层薄膜，磁性与非磁性材料相间构成的薄膜等，由于其在实验上显示出许多新的特性和优点，引起了人们的极大兴趣，许多人利用自旋波共振，光散射等实验手段对这些材料的结构、磁性等进行了探讨。理论方面，人们从动力学的观点出发，利用转移矩阵方法，格林函数和响应函数理论等，对其动力学性质，自旋波谱及色散关系进行了研究.由于多层磁性薄膜系统是由多个均匀子系统通过界面相互作用耦合在一起的复合系统，利用通常方法严格求解其低能本征值问题存在一定困难。有学者提出界面重标度方法可精确求解此类问题，此方法通过引入重标度参数将耦合方程组分解为在各层内独立的方程组进行精确求解。

考虑表面各向异性场，在非周期性边界条件下应用界而重参数化方法精确求解了两层铁磁耦合薄膜中的低能自旋波本征值，结果表明：表面各向异性场不会影响薄膜整体的色散关系的变化趋势，但会影响本征值及其数口。