Magnetic properties of nanowires with ferromagnetic core and antiferromagnetic shell

Abstract

We present a Monte Carlo study of the magnetic properties of thin cylindrical nanowires composed of a ferromagnetic core and an antiferromagnetic shell implementing a classical spin Hamiltonian. We address systematically the impact of interface exchange coupling on the loop characteristics and the magnetization reversal mechanism. We study the effect of shell polycrystallinity on the characteristic fields of the isothermal hysteresis loop (coercivity, exchangebias). We demonstrate that coupling to a polycrystalline antiferromagnetic shell increases the critical core diameter for transition from transverse to vortex domain walls.

Δυναμική Της Μαγνήτισης Σε Πεπερασμένη Θερμοκρασία Σύνθετων Νανοδομικών Υλικών

“…Μελετούμε σε μικροσκοπικό επίπεδο τον ανταγωνισμό μεταξύ του ΦΠΑ και της διάδοσης των μαγνητικών τοιχωμάτων κατά την αντιστροφή της μαγνήτισης μέσω εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Επίσης, μελετάμε την επίδραση της πολυκρυσταλλικότητας του φλοιού στη συμπεριφορά του πεδίου πόλωσης ανταλλαγής σε κυλινδρικά νανοσύρματα που αποτελούνται από μονοκρυσταλλικό πυρήνα Co και πολυκρυσταλλικό φλοιό CoO [91,92,93,94,95]. Τέλος, εστιάζουμε στην επίδραση της ενδοεπιφανειακής σύζευξης ανταλλαγής και της πολυκρυσταλλικότητας του φλοιού στην μετάβαση μεταξύ διαφορετικών τρόπων αντιστροφής της μαγνήτισης καθώς μεταβάλλεται η διάμετρος των νανοσυρμάτων [96].…”

“…Πέρα όμως από τα συστήματα διαφορετικής ενδοεπιφανειακής τραχύτητας μεταβάλλεται η μαγνητική τάξη του φλοιού και με έναν ακόμα τρόπο. Πιο συγκεκριμένα κατασκευάζονται διφασικά νανοσύρματα ΣΔ πυρήνα και πολυκρυσταλλικού ΑΣ φλοιού [91,92,93,94,95]. H πολυκρυσταλλικότητα του φλοιού προσεγγίζεται χωρίζοντας τον σε N z κυλινδρικές φέτες κατά μήκος του z-άξονα ενώ κάθε φέτα χωρίζεται σε N ϕ τμήματα.…”

“…Το φαινόμενο συνδέεται με το γεγονός πως στα συστήματα υψηλού βαθμού πολυκρυσταλλικότητας υπάρχει μια ευρεία διασπορά των ενεργειακών φραγμών με τους οποίους έρχονται αντιμέτωπες οι σιδηρομαγνητικές ροπές της ενδοεπιφάνειας κατά την αντιστροφή. Επομένως, ο βρόχος στα πολυκρυσταλλικά συστήματα παύει να είναι τετράγωνος όπως στο μονοκρυσταλλικό σύστημα [91,92,93,94,95]. Ακόμα, γίνεται εύκολα αντιληπτό με απλή παρατήρηση του σχήματος Σχ.…”

“…3.8, ότι οι βρόχοι πλαταίνουν και η μετατόπισή τους ελαττώνεται καθώς μικραίνει το μέγεθος των κρυσταλλιτών. Το φαινόμενο αυτό υποδεικνύει αύξηση του συνεκτικού πεδίο (H c ) και ελάττωση του πεδίου πόλωσης (H e b) ανταλλαγής σε συστήματα μικρών κρυσταλλιτών [91,92,93,94,95]. Τα αποτελέσματα για τα πεδία H c και H eb των συστημάτων με διαφορετικά δομικά χαρακτηριστικά απεικονίζονται στον πίνακα Π.…”

“…3.4. Η φυσική προέλευση της παρατηρούμενης εξάρτησης των H c και H eb από το πλάτος των κρυσταλλιτών μπορεί να αποδοθεί σε δυο διακριτούς φυσικούς παράγοντες, την ανταπόκριση του ενδοεπιφανειακού στρώματος του φλοιού (M AΣ,int ) στο εξωτερικό πεδίο κατά την αντιστροφή αλλά και την μαγνητική δομή του συστήματος στην κατάσταση ψύξης υπό πεδίο [91,92,93,94,95]. Για να γίνει αυτό το σημείο πιο κατανοητό, απεικονίζεται στο Σχ.…”