D0I:10.13374/1.issnl00103.2008.05.014 第30卷第5期 北京科技大学学报 Vol.30 No.5 2008年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing ay2008 FePt颗粒膜反磁化机制 贾廷力刘勋赵素芬 陈子瑜 北京航空航天大学物理系，北京100083 摘要构造了FePt:Au有序纳米颗粒膜的微结构模型，利用微磁学模拟的方法研究了一系列不同Au含量的FePt:Au颗粒 膜的磁学性质.对比实验数据，分析反磁化过程可知：当反映Au含量的交换作用比例系数>0.4时，FPt:Au颗粒膜的矫顽 力随3减小而增大，但增幅较小，磁化反转为一致反转；当<0.3时，随B的减小矫顽力迅速增大，磁化反转一致性降低：分 析指出，当FePt磁性颗粒之间间距约为3~4m时，颗粒间的交换相互作用可以近似为零，磁化反转为非一致反转. 关键词纳米颗粒膜：微结构模型：微磁学：磁化反转 分类号TB383;0484.4+3 Magnetization reversal mechanism in FePt:Au granular films JIA Tingli,LIU Xun.ZHAO Sufen,CHEN Ziyu Department of Physics,Beihang University,Beijing 100083.China ABSTRACT A microstructure model of ordered FePt:Au nanogranular films was constructed.The magnetization reversal mecha- nism of FePtAu granular films with different percentages of non"magnetic Au were investigated by micro"magnetic simulation.The results show that the reversal mechanism significantly depends on the percentage of Au.As the interaction coefficient of proportion- ality B.which reflects the percentage of Au,is greater than 0.4.the reversal model is coherent and the coercive force increases slightly with reducing B.But for 0.3,the coercive force increases quickly with reducing B.and the consistency of magnetization reversal is weakened.It is estimated that as the space length bet ween the FePt granulars varies from 3nm to 4 nm,the interaction of granular exchange is near to zero and the magnetization reversal is incoherent. KEY WORDS nanogranular film:microstructure model:micro"magnetism:reversal model 近年来，垂直磁记录的研究备受关注]，科技 射多层膜经过快速热处理的方法制备[4，].微磁 工作者不断开发出能够满足更高记录密度的记录介 学模型中，FPt合金颗粒均匀分散在非磁性母体 质，在技术上，超高密度磁记录介质要求具有更小 Au中，不同含量的Au决定磁性颗粒之间间距 的颗粒尺寸、更高的矫顽力及颗粒间较小的磁交换 作用，其中，具有L1o结构的FePt合金颗粒薄膜由 1理论模型 于具有非常高的磁晶各向异性能（约为10'Jm3), 在忽略磁弹性能的前提下，利用总自由能极小 是超高密度磁记录介质的理想材料可]. 原理确定磁体平衡状态下的磁矩分布，系统的总自 本文利用微磁学模拟方法研究了非磁性介质 由能由交换能、磁晶各向异性能、退磁能和塞曼能组 Au含量对Llo相FePt:Au颗粒膜的磁学性质的影 成： 响，从矫顽力、剩磁和反磁化模式方面进行了讨论； Eiot=Eex十Ean十Ea十Ezae 通过与实验结果的对比研究，对反磁化机制与非磁 式中，Ex为交换能，Ean为磁晶各向异性能，Ea为退 性介质比例的依赖关系进行了探讨，样品为磁控溅 磁能，Ee为塞曼能，计算中，相邻的两个磁性单元 收稿日期：2007-03-26修回日期.2007-04-25 i、j间的交换能E由下式得出o: 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。-90305026) E=2LA[1-m(i)m(j) 作者简介：贾廷力(1974一)，男，硕士研究生：陈子瑜(1959一)，男， 其中，L是相邻的两个磁性单元i、j中心之距离，A 教授，博士，E mail:chenzy(@buaa-edu-en 是交换作用常数，m()、m()是分别沿着两个磁性FePt 颗粒膜反磁化机制 贾廷力 刘 勋 赵素芬 陈子瑜 北京航空航天大学物理系‚北京100083 摘 要 构造了 FePt∶Au 有序纳米颗粒膜的微结构模型‚利用微磁学模拟的方法研究了一系列不同 Au 含量的 FePt∶Au 颗粒 膜的磁学性质．对比实验数据‚分析反磁化过程可知：当反映 Au 含量的交换作用比例系数 β＞0∙4时‚FePt∶Au 颗粒膜的矫顽 力随 β减小而增大‚但增幅较小‚磁化反转为一致反转；当 β＜0∙3时‚随 β的减小矫顽力迅速增大‚磁化反转一致性降低．分 析指出‚当 FePt 磁性颗粒之间间距约为3～4nm 时‚颗粒间的交换相互作用可以近似为零‚磁化反转为非一致反转． 关键词 纳米颗粒膜；微结构模型；微磁学；磁化反转 分类号 TB383；O484∙4＋3 Magnetization reversal mechanism in FePt∶Au granular films JIA Tingli‚LIU Xun‚ZHA O Sufen‚CHEN Ziyu Department of Physics‚Beihang University‚Beijing100083‚China ABSTRACT A microstructure model of ordered FePt∶Au nanogranular films was constructed．T he magnetization reversal mecha￾nism of FePt∶Au granular films with different percentages of non-magnetic Au were investigated by micro-magnetic simulation．T he results show that the reversal mechanism significantly depends on the percentage of Au．As the interaction coefficient of proportion￾ality β‚which reflects the percentage of Au‚is greater than 0∙4‚the reversal model is coherent and the coercive force increases slightly with reducing β．But for β＜0∙3‚the coercive force increases quickly with reducing β‚and the consistency of magnetization reversal is weakened．It is estimated that as the space length between the FePt granulars varies from3nm to4nm‚the interaction of granular exchange is near to zero and the magnetization reversal is incoherent． KEY WORDS nanogranular film；microstructure model；micro-magnetism；reversal model 收稿日期：2007-03-26 修回日期：2007-04-25 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．90305026） 作者简介：贾廷力（1974—）‚男‚硕士研究生；陈子瑜（1959—）‚男‚ 教授‚博士‚E-mail：chenzy＠buaa．edu．cn 近年来‚垂直磁记录的研究备受关注［1—3］‚科技 工作者不断开发出能够满足更高记录密度的记录介 质．在技术上‚超高密度磁记录介质要求具有更小 的颗粒尺寸、更高的矫顽力及颗粒间较小的磁交换 作用．其中‚具有 L10结构的 FePt 合金颗粒薄膜由 于具有非常高的磁晶各向异性能（约为107J·m —3）‚ 是超高密度磁记录介质的理想材料［4—5］． 本文利用微磁学模拟方法研究了非磁性介质 Au 含量对 L10相 FePt∶Au 颗粒膜的磁学性质的影 响‚从矫顽力、剩磁和反磁化模式方面进行了讨论； 通过与实验结果的对比研究‚对反磁化机制与非磁 性介质比例的依赖关系进行了探讨．样品为磁控溅 射多层膜经过快速热处理的方法制备［4‚6—8］．微磁 学模型中‚FePt 合金颗粒均匀分散在非磁性母体 Au 中‚不同含量的 Au 决定磁性颗粒之间间距． 1 理论模型 在忽略磁弹性能的前提下‚利用总自由能极小 原理确定磁体平衡状态下的磁矩分布．系统的总自 由能由交换能、磁晶各向异性能、退磁能和塞曼能组 成［9］： Etot＝ Eex＋ Ean＋ Ed＋ EZee． 式中‚Eex为交换能‚Ean为磁晶各向异性能‚Ed 为退 磁能‚EZee为塞曼能．计算中‚相邻的两个磁性单元 i、j 间的交换能 Eex由下式得出［10］： E ij ex＝2LA ［1—m（ i） m（ j）］． 其中‚L 是相邻的两个磁性单元 i、j 中心之距离‚A 是交换作用常数‚m（ i）、m（ j）是分别沿着两个磁性 第30卷 第5期 2008年 5月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．5 May2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．05．014