Complex magnetic ordering in nanoporous [Co/Pd]₅-IrMn multilayers with perpendicular magnetic anisotropy and its impact on magnetization reversal and magnetoresistance

Abstract

Complex magnetic ordering in a porous [Co/Pd]5-IrMn multilayered film is modeled for interpreting its magnetization reversal and magnetoresistance mechanisms and explaining its high-resistive and low-resistive states in opposite external fields.

Observation of current-induced switching in non-collinear antiferromagnetic IrMn3 by differential voltage measurements

“…The micromagnetic framework that was used is based on two strongly coupled Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG) equations (see Supplementary Note 5 for a detailed description of the model). In the simulations, the IrMn3 thin film has a cubic anisotropy [50,51] as shown in Fig. 5a.…”

“…In our micromagnetic model, we consider IrMn3 to have a face-centered cubic unit cell with lattice constant 𝑎 = 0.4 nm [51], where only the Mn atoms are magnetic [58]. Therefore, the magnetic unit cell is a bcc cell with a lattice constant 𝑎 𝑚 = 𝑎√2/2 ≈ 0.28 nm [51].…”

“…In our micromagnetic model, we consider IrMn3 to have a face-centered cubic unit cell with lattice constant 𝑎 = 0.4 nm [51], where only the Mn atoms are magnetic [58]. Therefore, the magnetic unit cell is a bcc cell with a lattice constant 𝑎 𝑚 = 𝑎√2/2 ≈ 0.28 nm [51]. Even though IrMn3 is a noncollinear antiferromagnet with three sublattices, at a mesoscopic scale it can be described by means of two strongly coupled LLG-Slonczewski equations.…”

ĐIỀU BIẾN DỊ HƯỚNG TỪ VÀ TRƯỜNG TRAO ĐỔI DỊCH THEO PHƯƠNG VUÔNG GÓC TRONG CÁC MÀNG ĐA LỚP [Co/Pd]-IrMn CÓ CẤU TRÚC NANO DẠNG ANTIDOT ARRAYS

“…Nguyên nhân có thể do kích thước lỗ xốp nhỏ, bề mặt của đế Al 2 O 3 có độ ghồ ghề thấp nên sự đóng góp của các mô-men từ (bất trật tự) tại gờ các lỗ xốp là nhỏ không đáng kể so với mô-men từ trong phần phẳng của mẫu (theo phương vuông góc) vì thế không ảnh hưởng nhiều tới tương tác bề mặt giữa các lớp vật liệu, tương tác giữa lớp FM/AFM vì thế cũng không có sự thay đổi đáng kể. [2]. Nói cách khác độ vuông của đường cong từ hóa sẽ giảm khi độ nhám bề mặt tăng và kích thước lỗ xốp tăng, khiến phần đóng góp của các mô-men từ (bất trật tự) tại gờ các lỗ xốp và các đô-men từ tăng.…”

“…Từ các kết quả thu được cho thấy dị hướng từ theo phương vuông góc trong màng từ đa lớp [Co/Pd] và [Co/Pd]/IrMn có cấu trúc nano dạng antidots được tăng cường đáng kể so với cấu trúc màng phẳng, thể hiện qua giá trị H C , H C tăng khi kích thước lỗ xốp tăng. Thật vậy, do ở cấu trúc antidot, các lỗ xốp có vai trò như những khuyết tật/sai hỏng cản trở chuyển động của các vách đô-men khiến cho vật liệu trở nên cứng, sự đóng góp của thành phần pha từ mềm tăng khi kích thước lỗ xốp và/hoặc độ nhám bề mặt tăng[2].Các kết quả khảo sát trên các màng xốp sử dụng đế xốp Al 2 O 3 và TiO 2 cho thấy vai trò của kích thước của các lỗ xốp cũng như độ nhám bề mặt ảnh hưởng đến sự hình thành pha từ mềm hình thành tại gờ các lỗ xốp, vì vậy bên cạnh tương tác trao đổi FM/AFM còn phải kể đến sự đóng góp của tương tác trao đổi đàn hồi FM/FM giữa hai pha sắt từ cứng/mềm (hard/soft exchange magnet). Thông qua thay đổi kích thước của các lỗ xốp cũng như độ nhám bề mặt của đế xốp được sử dụng, có thể điều khiển các tương tác FM/AFM và FM/FM, từ đó điều khiển/tăng cường H C và H EB trong các màng nano xốp đa lớp Co/Pd và [Co/Pd]-IrMn.…”