溅射软磁金属薄膜磁各向异性构建(3)
一般采取的处理方法有磁场热处理或乱制等。对于薄膜软磁材料,在制备的过程中施加一个一定强度的外加磁场,在某些情况下可以获得磁场感生磁各向异性。随着真空溅射镀膜技术的成熟,加磁场诱导单轴磁各向异性产生的方法获得了广泛应用。这种方法镀的薄膜可以准确的找得薄膜的易轴和难轴,但是它们的面内各向异性场都比较小,不利于薄膜高频性能的提高。
1.2.3 应力各向异性
磁性材料在受到应力作用的情况下,其自发磁化的方向将由于应力的影响而产生有取向性的有序排列,这种由于应力造成的各向异性我们称之为应力各向异性或磁弹性各向异性。这里应力分为内应力、外应力和热应力。内应力是指由于材料加工和热处理、制备工艺等过程中产生的残余应力;外应力是指压缩、拉伸或弯曲等方式在磁性材料中产生的应力;热应力则是指在制备薄膜样品时,薄膜样品和基片之间的热膨胀系数的差异所导致的应力。
1.2.4 交换各向异性
交换各向异性又叫做单向各向异性，它来源于铁磁和反铁磁界面上的交换作用,近年来可在多层膜或者合金中均可观察到并加以应用[17]。例如，将直径为10～100nm的Co的超细微粉表面涂上一薄层CoO，前者呈铁磁性，后者呈反铁磁性。随后在1T的磁场中从CoO的奈耳温度(293K)以上冷却到77K，就会由于Co/CoO界面上自旋之间的交换作用而感生出这样的交换各向异性。
1.2.5 表面和界面磁各向异性
Neel在1954年研究发现,在磁性材料界面和表面处,由于近邻原子数的减少和对称性的降低会引起磁各向异性，这种磁各向异性我们称之为表面或界面磁各向异性。界面和表面各向异性易多见于多层膜和超薄膜中。虽然一直有人在模仿Neel预言的想法，从原子对的相互作用这个角度出发去讨论界面磁各向异性，但这种方法显然无没有解决界面磁各向异性与磁性层和界面原子种类的关系。另一条途径解释界面磁各向异性是通过精确的电子态计算，考虑界面电子态变化对于自旋磁矩与电子轨道运动的耦合能量的影响。早在50多年以前，Van Vleck就指出自旋轨道耦合是产生磁晶各向异性的主要原因，而且一直被很好地用于解释和计算稀土金属的磁晶各向异性[18]。对于过渡金属，虽然同样是自旋轨道耦合，不过由于这种情况下的耦合很弱，而电子轨道间相互作用很强，即使最近代的固体计算也未能准确地给出简单铁磁金属(铁，钴和镍)的磁晶各向异性[19]。
1.2.6 薄膜中的形状各向异性
薄膜磁化在不同方向时，退磁场及退磁场能不同，称为磁形状各向异性 [20]。形状磁各向异性是反映沿磁体不同方向磁化与磁体几何形状的特性。在磁体内，当磁矩取向一致时，就会在磁体表面产生磁极，形成退磁能。这种退磁能取决于磁体的几何形状。如由细长微粒组成的磁体、磁性薄膜等都有很强的形状磁各向异性。
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