[科普中国]-铁磁层

铁磁层是指层状薄膜中具有铁磁性的层，在铁磁性物质内部，如顺磁性物质，有很多未配对电子。由于交换作用，这些电子的自旋趋于与相邻未配对电子的自旋呈相同方向。

铁磁层简介铁磁层是指层状薄膜中具有铁磁性的层。铁磁性，是指物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。

在铁磁性物质内部，如同顺磁性物质，有很多未配对电子。由于交换作用（exchangeinteraction），这些电子的自旋趋于与相邻未配对电子的自旋呈相同方向。由于铁磁性物质内部又分为很多磁畴，虽然磁畴内部所有电子的自旋会单向排列，造成“饱合磁矩”，磁畴与磁畴之间，磁矩的方向与大小都不相同。所以，未被磁化的铁磁性物质，其净磁矩与磁化矢量都等于零。

铁磁多层膜多层磁薄膜的磁电阻依赖于相邻磁薄膜层中磁化强度的相对取向，相邻的两层膜中磁化强度如反平行排列，磁电阻达最大，如果平行排列，则其磁电阻最小。为此，通常可以使用磁场调控磁电阻，实现电信号的存储、读取等。多铁材料备受关注，因为利用其电磁耦合作用可以实现电场调控磁电阻。

许小勇等1通过研究外应力场下铁磁多层膜系统中的自旋结构，讨论了系统磁电阻对外应力的依赖关系。结果表明，外应力能够诱发磁电阻效应，且其磁电阻紧密依赖于外应力的大小和方向一般地对铁磁性层间耦合，其磁电阻与外应力之间的关系紧密地依赖于两铁磁层的磁致伸缩系数以及磁屏，各向异性之差异。具体地，大小一定的外应力由磁易轴向磁难轴旋转的过程中，磁电阻先缓慢增大后急剧减小，在磁难轴附近变化较敏锐，并出现峰值。外应力方向一定时，磁电阻随应力的增大先敏锐增强后缓慢减小，且应力方向偏离磁易轴越远，变化趋势越显著。特别地，当外应力完全垂直于磁易轴时，应力大小的变化会引起磁电阻翻倍。而外应力场在一定范围时，磁电阻会随应力的旋转单调上升，并在磁难轴附近急剧增强，产生巨磁电阻（GMI）效应；对反铁磁性层间耦合，其巨磁电阻效应对应力大小和方向的响应近似地相反于铁磁性层间耦合情形。

铁磁/非铁磁/铁磁层状薄膜最早报道发现GMl效应的是日本名古屋大学，由于其巨大的应用前景，很快引起了世界各国学者的广泛关注.随后，对非晶Co基和纳米晶Fe基丝带的巨磁阻抗效应进行了广泛而深入的理论和实验研究.随着器件向小型化、集成化方向的发展，越来越多的器件需要薄膜化，铁磁薄膜中的GMI效应的研究也引起了广泛注意。研究表明，在几微米的铁磁薄膜中要出现显著的GMI效应都需在近百MHz，甚至更高的频率的交流激励电流，这是由于在频率较低时，其趋肤效应很弱的缘故。而在铁磁/非铁磁/铁磁层状薄膜或铁磁/绝缘/非铁磁/绝缘/铁磁层结构薄膜中却发现出现显著GMl效应的频率下降到了十几MHz，GMl效应得到了极大的增强，这极有利于应用。

钟智勇等2提出了铁磁/非铁磁/铁磁层状薄膜的电磁模型，详细研究了层状薄膜的巨磁阻抗增强效应，以及磁性层和非磁性层厚度与层状薄膜的巨磁阻抗效应的关系。分析表明，铁磁层和非铁磁层薄膜的电阻率相差越大，越有利于获得显著的巨磁阻抗效应；对于总厚度要求一定的层状薄膜，铁磁层和非铁磁层薄膜存在一最佳厚度。

反铁磁层反铁磁层是指多层薄膜中具有反铁磁性的层。在反铁磁性物质内部，相邻价电子的自旋趋于相反方向。在反铁磁性物质内部，相邻价电子的自旋趋于相反方向。这种物质的净磁矩为零，不会产生磁场。这种物质比较不常见，大多数反铁磁性物质只存在于低温状况。假设温度超过奈耳温度，则通常会变为具有顺磁性。例如，铬、锰、轻镧系元素等等，都具有反铁磁性。

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学