Неколлинеарные магнитные структуры в пленке Fe/Si/Fe с ферромагнитным межслойным обменным взаимодействием

Abstract

Представлены результаты магнитных и магнитооптических исследований магнитных конфигураций в трехслойной пленке Fe(30Ǻ)/Si(14Ǻ)/Fe(30Ǻ), в которой наблюдается ферромагнитный и биквадратный обмен между слоями железа, а также кубическая и одноосная анизотропия. Исследования проводились при температурах 300 и 10 К. Обнаружено, что в изученной системе в отсутствие магнитного поля наблюдается неколлинеарная магнитная структура, которая меняет свой вид с температурой. Проведен расчет устойчивых неколлинеарных конфигураций на основе модели, в которой предполагалось изменение с температурой как констант обменного взаимодействия, так и констант кубической и одноосной анизотропии в слоях железа. В результате сравнительного анализа экспериментальных данных и расчета определены величины углов, характеризующих направление намагниченности в слоях железа в устойчивых неколлинеарных конфигурациях. Показано, что в исследованной системе с температурой меняется как угол между направлениями намагниченности в двух слоях железа, так и направление легкой оси всей системы.

Представлено результати магнітних і магнітооптичних досліджень магнітних конфігурацій у трьохшаровій плівці Fe(30Ǻ)/Si(14Ǻ)/Fe(30Ǻ), в якій спостерігається феромагнітний та біквадратний обмін між шарами заліза, а також кубічна та одноосна анізотропія. Дослідження проведено при температурах 300 та 10 К. Виявлено, що у системі, що вивчалася, у відсутності магнітного поля існує неколінеарна магнітна структура, яка змінює свій вигляд з температурою. Проведено розрахунок стійких неколінеарних конфігурацій на базі моделі, в якій припускалось зміну з температурою як констант обмінної взаємодії, так і констант кубічної та одноосної анізотропії у шарах заліза. У результаті порівняльного аналізу експериментальних даних та розрахунку визначено величини кутів, які характеризують напрямки намагніченості у шарах заліза у стійких неколінеарних конфігураціях. Показано, що у системі, що досліджувалася, з температурою змінюється як кут між напрямками намагніченості у двох шарах заліза, так i напрямок легкої осі всієї системи.

Results are presented from magnetic and magnetooptical studies of the magnetic configurations in a three-layer film Fe(30 Å)/Si(14 Å)/Fe(30 Å) in which ferromagnetic and biquadratic exchange between iron layers is observed and which also possesses cubic and uniaxial anisotropy. These studies were done at temperatures of 300 and 10 K. It was found that in the absence of magnetic field a noncollinear magnetic structure, the form of which changes with temperature, is observed in this system. A calculation of the stable noncollinear configurations is done on the basis of a model in which it is assumed that both the exchange interaction constant and the cubic and uniaxial anisotropy constants in the iron layer change with temperature. The values of the angles characterizing the magnetization direction in the iron layers in the stable noncollinear configurations are determined on the basis of a comparative analysis of the experimental data and the results of the calculation. It is shown that both the angle between the magnetization directions in the two iron layers and the direction of the easy axis of the system as a whole change with temperature.