Особенности формирования равновесной доменной структуры в многослойных системах

Abstract

Процессы перемагничивания в многослойных пленках, состоящих из материалов с различными магнитными свойствами, связаны с образованием в них сложной доменной структуры. Предлагается формализм для описания неоднородных магнитных состояний в таких системах. Показано, что возникающие на межслоевых границах доменные стенки или вихри (обменные пружины) могут создавать дальнодействующие поля, аналогичные полям размагничивания, что, в свою очередь, должно приводить к формированию равновесной доменной структуры. В применении к двухслойным пленкам, состоящим из ферро- и антиферромагнитного слоев, предложенная модель позволяет объяснить такие экспериментально наблюдаемые особенности, как асимметрия петли перемагничивания и возникновение доменной структуры при наклонной ориентации внешнего поля по отношению к легкой оси ферромагнетика.

Процеси перемагнiчування в багатошарових плiвках, що складаються з матерiалiв iз рiзними магнiтними властивостями, пов’язанi iз виникненням в них складної доменної структури. Пропонується формалiзм для опису неоднорiдних магнiтних станiв в таких системах. Показано, що доменнi стiнки або вихори (обмiннi пружини), що виникають на мiжшарових границях, можуть створювати далекосяжнi поля. Цi поля аналогiчнi полям розмагнiчування i повиннi, в свою чергу, призводити до формування рiвноважної доменної структури. Запропонована модель застосована до двошарових плiвок, якi складаються з феро- та антиферомагнiтних шарiв. На основi моделi дана iнтерпретацiя таких особливостей експерименту, як асиметрiя петлi перемагнiчування та виникнення доменної структури при ненульовому нахилi вектора зовнiшнього магнiтного поля вiдносно легкої осi феромагнетика.

Magnetization processes in magnetic multilayers are related to the formation of complicated domain structures. We propose a model for the description of inhomogeneous magnetic states in such films with magnetically coupled layers. We show that the interfacial domain walls or vortices (exchange springs) can produce long-range fields analogous to demagnetization stray fields and thus can induce the formation of an equilibrium domain structure. The model enables us to interpret some peculiarities of the magnetization curves experimentally observed in ferro-antiferromagnetic bilayers with the exchange bias, namely, the asymmetry of the curve and the formation of a domain structure in the inclined (with respect to the ferromagnetic easy axis) external magnetic field.