[发明专利]一种稀土（RE）-过渡族金属（TM）合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法

说明书

一种稀土（RE）‑过渡族金属（TM）合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法，通过测量由两层RE‑TM磁性层组成的自旋阀的磁电阻角分辨谱，来测定RE‑TM非共线反铁磁耦合原子磁矩之间的夹角；由两层RE‑TM磁性层与中间非磁性金属间隔层构成的自旋阀，对其磁电阻进行角分辨谱测量方法。本发明通过测量由双层RE‑TM磁性层构成的钉扎型自旋阀磁电阻的角分辨谱，来确定RE‑TM合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩之间的夹角。

技术领域

本发明属材料物理领域，具体涉及一种测量自旋阀磁电阻角分辨谱以确定稀土-过渡族金属合金(RE-TM)非共线反铁磁耦合原子磁矩之间夹角的方法。

背景技术

稀土-过渡金属(RE-TM)反铁磁体是由稀土元素和过渡族元素形成的磁性合金，其中RE＝Tb、Gd和Ho等，TM＝Co、Fe和Ni等。其磁结构为RE原子与TM原子之间形成反铁磁耦合，但其磁有序通常不是简单亚铁磁体或反铁磁体，而是非共线的亚铁磁体或反铁磁体，RE原子磁矩与TM原子磁矩呈现反铁磁耦合，极易与TM原子磁矩成一定夹角α (0α90)的圆锥面上分布，其磁结构目前尚未有定论。如对于TbCo合金，早期的一篇文献报道指出TbCo是非共线的散亚铁磁体。但随后的相关研究，如中子衍射、穆斯堡尔谱和EXAFS等，都没有确切的证据证明反铁磁耦合是共线的，更没有关于非共线磁矩夹角测定的报道。

此外，RE-TM反铁磁体还具有独特的电学特性。正常过渡族金属形成的反铁磁体，其磁矩翻转很难通过如反常霍尔效应，各向异性磁电阻等电学测量方法探测到。但对于RE-TM体系，由于RE的4f电子与TM的3d电子显著不同，4f电子不在费米面处，所以电学测量所涉及的传导电子的输运几乎与4f电子无关，只与TM的3d电子关联，此时，体系的磁矩若变化，通过电学测量是很容易探测到的。本发明方法正是通过对由双层RE-TM磁性层构成的钉扎型自旋阀磁电阻的角分辨谱测量，从而提取RE-TM非共线反铁磁耦合的原子磁矩夹角信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种稀土(RE)-过渡族金属(TM)合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法。通过测量由双层RE-TM磁性层构成的钉扎型自旋阀磁电阻的角分辨谱，来确定RE-TM合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩之间的夹角。

为了解决上述问题，本发明要解决的技术方案为：

一种稀土(RE)-过渡族金属(TM)合金中非共线反铁磁耦合原子磁矩间夹角测量方法，通过测量由两层RE-TM磁性层组成的自旋阀的磁电阻角分辨谱，来测定RE-TM非共线反铁磁耦合原子磁矩之间的夹角；

由两层RE-TM磁性层与中间非磁性金属间隔层构成的自旋阀，对其磁电阻进行角分辨谱测量方法，包括以下步骤：

1)制备出由双层RE-TM磁性层构成的自旋阀，其中一层垂直磁化的RE-TM磁性层被反铁磁层钉扎，作为磁电阻测量时的固定层；另一层RE-TM磁性层为自由层；中间间隔层为纳米厚度的非磁性金属层；

2)采用四探针法测量自旋阀的磁电阻，两侧两根第一探针通电流，中间两根第二探针测电压；

3)定义自由层膜面为xy平面，膜面法线方向为z轴方向；施加磁场H，H在xy平面的投影与x轴之间的夹角为方位角，记为H与z轴之间的夹角定义为θ；其中RE-TM固定层由于被钉扎，其磁化方向在外磁场作用下不发生改变；而RE-TM自由层的磁矩随外磁场转动，固定方位角在HOz平面内扫描磁场，同时采用步骤2)的方法进行磁电阻测量，就能获得磁电阻值R关于角度θ的角分辨谱；

4)扫描方位角在不同的方位角时重复步骤3)进行磁电阻值R关于角度θ的角分辨谱测量，就能得到一极坐标图，从中提取出RE-TM自由层中非共线反铁磁耦合原子磁矩的夹角信息。