Antiferromagnetic exchange spring as the reason of exchange bias training effect

Abstract

We observe recovery of the exchange bias training effect in a Co/CoO bilayer after warming the sample up to the blocking temperature and cooling it back to a low measuring temperature in zero magnetic field. Variation of the magnitude of X-ray magnetic linear dichroism in the sample for the system in the high unidirectional anisotropy state (after field cooling) and in the low unidirectional anisotropy state (after training) suggests rearrangement of antiferromagnetic structure during the initial field cycling in exchange biased state. Our results suggest formation of an antiferromagnetic exchange spring at the frustrated ferromagnetic–antiferromagnetic interface being the reason of the training effect.

Доменная структура и микромеханизмы перемагничивания в квазидвумерных обменно-смещeнных наномагнетиках

“…Для преодоления этих барьеров требуется дополнительная энергия, то есть необходимо увеличивать магнитное поле, что и определяет увеличение коэрцитивности. С другой стороны, тепловые флуктуации спинов из метастабильного состояния в энергетически устойчивое определяют наблюдавшийся эффект магнитного последействия [21][22][23]. Для описания закономерностей формирования коэрцитивной силы и эффектов последействия в реальных магнитных гетероструктурах ФМ/АФМ был предложен ряд моделей, рассматривающих необратимое переключение параметра порядка в поликристаллических зeрнах в АФМ-слое во время перемагничивания ферромагнетика [8,9,11].…”

“…Отклонение распределения АФМ-спинов от равновесной конфигурации приводит к метастабильному состоянию, которое проявляется в так называемом тренинг-эффекте. Он заключается в зависимости параметров петли гистерезиса при последовательном циклическом изменении магнитного поля [21][22][23] и может быть связан с долговременной релаксацией спинов в АФМ-слое. Поскольку преобразование доменной структуры в ФМ/АФМ плeнках даeт ключ к пониманию механизмов формирования коэрцитивности [8,9,11] и тренинг-эффекта в них, большое значение имеют [21][22][23] исследования поведения магнитных моментов в ФМ-слое и магнитоупругих свойств в АФМ-слое.…”

“…Он заключается в зависимости параметров петли гистерезиса при последовательном циклическом изменении магнитного поля [21][22][23] и может быть связан с долговременной релаксацией спинов в АФМ-слое. Поскольку преобразование доменной структуры в ФМ/АФМ плeнках даeт ключ к пониманию механизмов формирования коэрцитивности [8,9,11] и тренинг-эффекта в них, большое значение имеют [21][22][23] исследования поведения магнитных моментов в ФМ-слое и магнитоупругих свойств в АФМ-слое. В настоящей работе были изучены доменная структура и микромеханизмы перемагничивания в квазидвумерных обменно-смещeнных наномагнетиках с использованием магнитооптической визуализации распределения намагниченности в ФМ-слое и регистрации ультразвуковых возбуждений (акустической эмиссии) в АФМ-слое в постоянных и переменных магнитных полях.…”

Temperature- and magnetic field-dependence of exchange bias in SrCoO2.29 ceramics

“…The training effect is one of the interesting characteristics of EB phenomenon. 21,25,26 The consecutive hysteresis loops of the present sample SCO2.29 were measured continuously at T = 20 K after field cooling in 50 kOe. Figure 6 (d) shows the evolution of H EB with the index number n, which indicates that the training effect is indeed present in our sample.…”

Breakdown of antiferromagnet order in polycrystalline NiFe/NiO bilayers probed with acoustic emission

“…23 The deviation of the AFM spin structure from its equilibrium configuration during the magnetization reversal in FM/AFM heterostructures leads to a metastable spin rearrangement that is often accompanied by the so-called training effect. It consists of the dependence of the exchangebiased field and coercivity on the field-cycling throughout consecutive hysteresis loops [24][25][26] and may be related to the long-time AFM spin relaxation. Since the transformation of the AFM domain structure provides a key to understanding the mechanism of the enhanced coercivity 8,9,11 and training effect, 13,[24][25][26] experimental investigations of magnetoelastic properties of FM/AFM heterostructures are of great importance.…”