NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TỪ HÓA, TỪ GIẢO VÀ CƠ CHẾ LỰC KHÁNG TỪ DƯƠNG TRONG CÁC MÀNG ĐA LỚP DỰA TRÊN HỢP KIM TbFeCo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
■
•

*

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
•

•

Q ^

•

—

BÁO CÁO TỔNG KÉT

nr ^

■»
-t ^
i1 •

T ên đ ê tài

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TỪ HÓA, TỪ GIẢO VÀ
C ơ CHÉ

Lực KHÁNG TỪ DƯƠNG TRONG CÁC

MÀNG ĐA LỚP D ựA TRÊN HỌP KIM TbFeCo
•

*

Đe tài nghiên cửu khoa học cấp ĐHQGHN do Trường Đại học Công nghệ quán lý

Mã số:

QC.06.22

Chủ nhiệm đề tài:

TS. Đỗ Thị Hương Giang

Hà \ ộ i - 2007


BÁO CÁO TỐNG HỢP
CÁC NỘI
DUNG NGHIÊN c ứ u
■
•
ĐÈ TÀI NGHIÊN c ử u KHOA HỌC CÁP ĐHQGHN

DO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHÊ OƯẢN LÝ
I. THÔNG TIN TÓNG QUAN
1. Tên đề tài:

"Nghiên cứu quá trình từ hóa, từ giảo và cơ chế lực kháng từ chrơng trong
các màng đa lớp dựa trên hợp kim TbFeCo "
2. Chủ trì đề tài:

- Họ và tên:

ĐỎ THỊ HƯƠNG GIANG

-H ọ c hàm, học vị: Tiến sỳ
- Chức vụ:

Giảng viên

- Đơn vị công tác:

Khoa Vật lý Kỹ thuật và Công nghệ Nanô, Trường Đại
học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội
Nhà E3, 144 Xuân Thúy, c ầ u Giấy, Hà Nội

- Điện thoại: 04-7549332;

Fax: 04-7547460;

Di động: 0983234605

- E-mail:
3. Cơ quan phối họp thực hiện:

1. Khoa Vật lý Kỹ thuật và Công nghệ Nanô, Trường Đại học Công nghệ,
Đại học Quốc gia Hà Nội.

2. Trung tâm Khoa học Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại
học Quốc gia Hà Nội.
3. Trung tâm Đào tạo Ọuổc tế về Khoa học Vật liệu ITIMS, Đại học Bách
khoa Hà Nội.
4. Groupe de Physique des Materiaux, Université de Rouen, CH Pháp
4. Cộng tác viên chính của đề tài:

1. GS.TS. Nguyễn Hữu Đức

Trường ĐịH:Cóng nghệ* D IJQ GIÍN.— I


2. NCS. Nguyễn Thành Nam

Trường ĐH Công nghệ, ĐHỌGHN

3. NCS. Bùi Công Tính

Trường ĐH Công nghệ, ĐHỌGHN

4. NCS. Bùi Đình Tú

Trường ĐH Công nghệ, ĐHQGHN

5. Tóm tắt những kết quả chính của đề tài:

Quá trình từ hóa vả sự hình thành vách đômen tại vùng chuyên tiêp giừa các
lớp từ mềm và từ giảo trong các màng đa lớp có cấu trúc đàn hồi từ đã được nghiên
cứu

và

mô

tả

một

cách

hiện

tượng

ỉuận

trên

hệ

màng

từ

giảo

{Tb(Feo,5 5 Coo 4 5)i 5/YFeCo}50. Trong các kết quả nghiên cứu của mình, chúng tôi
đã đề xuất được các mô hình quá trình từ hóa khác nhau phụ thuộc nhiệt độ, thành
phân, độ dày các lóp ... do tính chất từ nội tại cùa từng lớp như từ độ, dị hướng từ,
lực kháng từ, năng lượng tương tác trao đổi... quyết định. Chúng tôi đã đề xuất

được mô hình tính toán lý thuyết được dựa vào sự cạnh tranh của các loại năng
lượng trong đê mô tả quá trình từ hóa theo các mô hình. Trong đó, sự xuât hiện của
các chuyên pha cảm ứng từ trường như đã quan sát thây trên các đường cong từ
hóa là do sự khác nhau giữa dị hướng từ và từ độ của các lớp từ mêm (dị hướng
nhỏ, từ độ lớn) và lớp từ giảo (dị hướng lớn, từ độ nhỏ) dần đến quá trình từ hóa
xảy ra không đồng thời tại cùng một từ trường ngoài. Với sự phù hợp đó, có the
khắng định rằng quá trinh từ hóa với sự xuât hiện của các chuyển pha cảm từ trên
các đường cong từ hóa khác nhau phụ thuộc vào không chì nhiệt độ mà còn độ dày
của lớp từ giảo. Xuât phát từ môi liên hệ giữa từ giảo và từ độ (từ giảo tỉ lệ bình
phương với từ độ), các chuyên pha cảm trường còn được hiểu một cách rõ ràng
hơn trên các đường cong từ giảo. Từ đây, các đặc trưng từ giảo với từ giảo cao
trong vùng từ trường thấp và từ giảo giảm trong vùng từ trường cao đã được giải
thích theo các mô hình từ hóa được đê xuât. Đặc biệt, đóng góp âm của các vách
đômen hình thành ở vùng giáp ranh của các lớp vật liệu từ giảo và từ mềm lần đầu
tiên đã được chỉ ra. Các tính toán trên các mô hình lý thuyết cho kết quả phù hợp
khá tôt với các quan sát thực nghiệm.
Các kết quả chính thu được của đề tài đã được báo cáo cônti bố trên 02 côniỉ
trình khoa học tham dự hội nghị quốc tế và sẽ đưọc đăng tai trên 02 tạp chí chuvên
nghành quốc tê có uy tín (xem phụ lục 1 và 2).


II. NỘI DƯNG CH ÍNH CỦA ĐỀ TÀI
2.1 Mục tiêu:

Màng mỏng từ giảo đang thu hút sự quan tâm đặc biệt đo khả năng ứng
dụng của chúng để chế tạo các bộ phận cảm biến, bộ phận chuyên động, bộ phận
dịch chuyển trong các thiết bị vi điện-cơ. Nhiệm vụ hàng đầu đặt ra cho các nhà
nghiên cứu vật liệu ỉà phải tìm cách tăng cường thông sổ từ giảo (Ã = Aỉ/l) và độ
cảm từ giảo Xk = d Ẫ /d (^ fí) trong vùng từ trường thấp. Điều này có ý nghĩa đặc
biệt quan trọng trong ứng dụng cho phép các hệ vi cơ hoạt động với công suât cao

trong từ trường điều khiên thấp [1,2]. Một sự kết hợp tuyệt vời giữa các hợp kim
đất hiếm-kim loại chuyển tiếp và các kim loại chuyển tiếp đã tạo ra được các màng
từ giảo đa lớp TbFeCo/FeCo có tính chất từ mềm tuyệt vời đáp ứng yêu cầu ứng
dụng [3]. Gần đây, tính chất từ giảo tuyệt vời với từ giảo bão hoà cao (Ắ ~ 10'3) và
độ cảm từ giảo lớn {ỵi ~ 10'1 T 1) đã được công bố trên màng đa lớp
Tb(Feo 55Co<).4 5 )i s/YFeCo (tên gọi Terfecohan/YFeCo) với lớp từ mềm có cấu trúc
nanô (không liên tục) [4,5].
Hâu hêt các nghiên cứu trong và ngoài nước cho đến nay vẫn chủ yêu tập
trung vào nghiên cứu các đặc trung, tính chất từ và từ giảo trong vùng từ trường
thấp đế tối ưu hóa về mặt công nghệ chế tạo, thành phần vật liệu và cấu hình cho
các mục đích ứng dụng. Tuy nhiên, có nhiêu tính chât vô cùng lý thú quan sát được
trong vùng từ tnrờng cao và đặc biệt tại nhiệt độ thấp trên các hệ màng từ giảo đa
lớp này vẫn chưa được khai thác và nghiên cứu một cách triệt đê. Trong đó phải kế
đến các đặc trưng như: (i) đường cong từ giảo có xu hướng giảm do đóng góp của
từ RÍảo âm, (ii) đưòng cong từ hoá có sir xuât hiện các bước chuyên pha cảm ứng
từ trường, (iii) đường cong từ hoá lực kháng từ dương (exchange bias) như thường
quan sát thấy trên các vật liệu có cấu trúc từ đàn hồi “spring-magnet” ... Sự phụ
thuộc của các đặc trưng này vào câu trúc các lớp vật liệu, thành phần lớp từ mềm
độ dày lớp từ giảo và nhiệt độ đo vân chưa thực sự được nghiên cứu về mặt bàn
chất và tìm cách lý giải một cách thoả đáng [6-10]. Vì vậy mục tiêu của đề tài là
tập trung vào nghiên cứu cơ chê từ hoá và từ giáo và vai trò tirơng quan của tương
tác trao đôi và dị hướng từ đôi với quá trình từ hoá trên các màne, từ giảo đa lớp có
câu trúc từ đàn hôi dựa trên hợp kim Terỉecohan. Điều đó có thê giúp ta hiếu được


một cách chính xác nguyên lý và từ đó có thể tối ưu hoá hơn
thu được các đặc trưng mong muốn nhằm thoả mãn từng mục điv
2.2. Tổng quan các vấn đề nehiên cứu:

Nghiên cứu cơ chế từ hoá, từ giảo và vai trò tương quan của ti

đối và dị hướng từ đối với quá trình từ hoá trên các màng từ giảo đa lớp L
từ đàn hồi dựa trên hợp kim Terfecohan. Nội dung nghiên cứu bao gồm:
- Nghiên cứu quá trình từ hoá và cơ chế lực kháng từ dương trên các màng
mỏng đa lớp TbFeCo/YFeCo khác nhau phụ thuộc vào:
+ Độ dày lớp từ giảo
+ Thành phẩn và câu trúc lớp từ mềm
+ Vùng nhiệt độ đo
Trong nội dung nghiên cứu này, đê tài còn tập trung vào nghiên cứu vai trò
của tương tác trao đổi, đề xuất các mô hình lý thuyết bán thực nghiệm và tính toán
lý thuyết dựa vào sự cạnh tranh giừa các loại năng lượng trong quá trình từ hoá đe
giải thích cho sự xuât hiện của các chuyên pha cảm ứng từ trường trên các đường
cong từ hóa, cơ chế lực kháng từ dương và sự hình thành vách đỏmen có cấu trúc
mômen từ xoan tại lóp chuyển tiếp giữa các lớp tại vùng từ trường cao .
- Nghiên cứu quá trình từ giảo trong môi tương quan với quá trình và cơ chế
từ hoá đã nghiên cứu được. Tập trung vào giải thích các tính chất từ giảo như:
+ Đặc trưng từ giảo vượt trội với từ giảo cao và độ cảm từ eiảo lớn trong
vùng từ trường thấp.
+ Đặc trưng từ giảo trong vùng từ trường cao với sự đóng góp từ giảo âm
liên quan đến cấu trúc xoắn của vách đômen.
- Xuất phát từ các kết quả nghiên cứu được, đưa ra cấu hình tối ưu đế chế
tạo các hệ màng từ giảo đa lớp có tính chất từ giảo lý tướng trong tương lai.
2.3. Đặc điểm, thòi gian và ph uong pháp nghiên cứu:

a. Đặc điêm
Nghiên cứu về mặt bản chất các đặc trưnỵ từ tính và từ eiáo trên các vật liệu
từ giảo đa lóp có tươn^ tác từ đàn hồi, từ đó giải thích cho các kêt quả thực nghiệm
đo đạc được
4

b. Thời gian thực hiện:
12 tháng (từ 05/2006 đến 05/2007)
c. Phương pháp nghiên cứu:
- Đo đạc, khảo sát và xử lý các kết quả thục nghiệm về các đặc trưng cấu
trúc, từ và tù giảo của các mẫu nghiên cứu.
- Xuất phát từ các số liệu thực nghiệm, đề xuất các mô hình lý thuyết bán
thực nghiệm để tính toán dựa trên các thông số đặc trưng nội tại của vật liệu để giải
thích cho các kết quả thu được.
- Tìm hiểu mối tương quan giữa các quá trình từ hóa và từ giảo và nguyên
nhân dẫn đến sự khác nhau của 2 quá trình này trên các hệ vật liệu khác nhau tại
các nhiệt độ và từ trường đo dựa trên các đặc trung vật lý của vật liệu.
- Từ các kết quả thực nghiệm và mô hình lý thuyết xây dựng được, tính toán
và xác định được cấu hình vật liệu tối ưu sử dụng cho các mục đích ứng dụng khác
nhau trong thực tiễn.
2.4. Nội dung và kết quả nghiên cứu:

Nghiên cứu quá trình từ hoá, từ giảo và cơ chê lực kháng từ dương tại các
nhiệt độ khác nhau (từ 5 K đến nhiệt độ phòng) trên các hệ màng từ giảo đa lớp:
a. Màng Terfecohan/Fe có chiêu dày lớp từ giào Terfecohan thav đôi: t = 12 nm,
24 nni và 36 nm.
* Nhiệt độ thấp T< ỉ 00 K
Đường cong từ hóa đo theo phương từ trường song song với mặt phăng cùa
màng tại nhiệt độ 5 K được đưa ra trên hình 1. Khi quét từ trường từ giá trị dương
đến âm, đường cong xuất hiện hai bước chuyến pha cảm ứng từ trường tại các từ
trường chuyên Hf 1 và Ha- Đặc trưng này thường thấy trên các vật liệu trao đổi đàn
hôi từ có hai hay nhiều pha có dị hướng từ và lực kháng từ khác nhau đảo từ không
đông thời tại cùng từ tnrờng [11,12]. Tuy nhiên, điều đáng chú ý ờ đây là bước dáo
từ thứ nhất xảy ra ngay cả khi từ trưòne ngoài chưa đảo dấu (MrI > 0). Bước
chuyên thứ hai xảy ra tại từ trường âm H = Hr2 - Đê hiêu một cách tườns minh hơn

5


cơ chế đảo từ, việc xem xét các loại năng lượng là cần thiết. Khi không có từ
trường, cấu hình từ được qui định chủ yếu bởi năng lượng trao đổi sắt từ 3d-3d.
Tương tác này có xu hướng thiết lập định hướng mômen từ Fe(Co) song song trẽn
toàn bộ mẫu tương đương với trạng thái từ độ phản song song giữa các lớp Fe và
TbFeCo do từ độ TbFeCo được qui định bởi mômen từ Tb. Khi tác dụng từ trường,
cấu hình từ được xác định bởi sự cạnh tranh giữa ba loại năng lượng, bao gồm
năng lượng Zeeman của từ trường ngoài, năng lượng tương tác trao đổi 3d-3d và
năng lượng dị hướng từ [13]. Sơ đồ minh họa các mômen Fe(Co) trong quá trình từ
hóa với hai bước đảo từ được đưa ra trên hình 2:
- Tại từ trường d ư ơ n g rất lớn,
/ẨoH = 5 T, năng lượng Zeeman chiếm
ưu thế và mẫu ở trạng thái bão. Ở trạng
thái này, từ độ lớp Fe và TbFeCo song
song với nhau theo từ trường tác dụng.
Khi đó, mômen từ Fe(Co) giữa các lớp
phản song song và vách đômen DW
chiều dày ổ xuất hiện ở vùng giáp ranh
giữa các lớp (hình 2).
- Khi từ trường giảm, jLloH, 1 < /J0H
< 5 T, năng lượng Zeeman giảm. Lúc
này, mômen từ trong lớp Fe (dị h ư ớ n g
nhỏ) có xu hướng định hướng song song
với mômen từ FeCo trong lóp TbFeCo

nH
bởi năng lượng tương tác trao đoi. Quá

Hình ì. Đ ường cong từ độ tỉ đói song
trình này diễn ra ỏ' vùng giáp ranh và đi
song tại 5 K của mân TbFeCo/Fe với
vào tâm lớp Fe, gọi là quá trình nở rộng
t'rh F eC o

=

24 và 36 nm.

vách đômen.
- Tiếp tục giảm từ trưcmg, Ị-iJir2 <

< f.i0H ri, năng lượng tương tác trao

đôi lúc này chiếm ưu thế so với năng lượng Zeeman, ơ nhiệt độ thâp, lớp TbFeCo
có từ độ nhỏ nhưng dị hướng từ lớn nên vẫn bị ghim theo hướng từ trưòng. Sự đảo
6


từ diễn ra trước tiên trong lớp Fe. Kết quả là môinen từ Fe(Co) song song trong
toàn bộ mẫu và vách đômen triệt tiêu. Từ độ mang dấu âm do từ độ lớp Fe chiếm
ưu thế.
- Năng lượng Zeeman trở nên vượt trội khi từ trường ngoài âm đủ lớn, 5 T <
<

[ẩoH ị2 - Bước đảo từ thứ hai là quá trình quay của lớp TbFeCo đê mẫu đạt

bão hòa. Cùng với quá trình này là sự hình thành đômen. Sự thay đổi của từ độ tại
bước nhảy này khác nhau phụ thuộc vào chiều dày lớp TbFeCo (hình 1): /ibFeto

càng lớn, bước nhảy càng lớn do đóng góp từ độ lớp TbFeCo vào từ độ tổng cộng
tăng lên.
Hrl < H «

5T

Hr, < H £ H r

-5 T «

H £ H,

H = -5 T

< ■: =

TbFeCo

Ỉ

đômen

Ỉ

đỏmen

s

Fe

s

Hình 2. Cấu hình minh họa sự định hướng cùa mômen từ Fe(Co) trong các
lớp từ giảo (mũi tên đen) và lớp từ mém (mũi tên trăn%) dưới tác dụng cùa từ
trường ngoài thav đôi từ dương đên âm trong quá trình từ hỏa ơ nhiệt độ tháp.
-

Khi từ trường tiếp tục g iả m đến giá trị từ trường âm rất lớn, fj0H = -5 T,

các mômen từ trong vùng vách đômen có xu hướng định hướng theo hướng của từ
trường tác dụng, £ỊỌÌ là quá trình thu hẹp cua vách đó men.
Đáng chú ý ở đâv là độ lớn của từ trường âm / / r2, tương ứng với quá trình
đảo từ trong lóp TbFeCo, càng nhở khi chiều dày /Thí-eCo càng lớn. Điều này có thể
được lý giải khi xem xét đến độ dài tương tác trao đôi săt từ (/CN= 30 nm). Mầu có
độ dày /ibPeCo = 12 nm, tươníỉ tác trao đôi sat từ mạnh có hiệu lực trên toàn bộ mầu.
Trong trường họp này, từ độ cúa lớp từ giao bị giữ iheo h ư ớ n g phan song song
với phương từ trường ngoài bới năna, lượns tương tác trao đôi mạnh hơn so với

7


trường hợp mẫu /TbFeCo = 24 nm và 36 nm. Do vậy,

/T h F eC o

càng nhỏ, từ trường âm

tác dụng phải càng lớn để thắng tương tác trao đổi và định hướng từ độ lớp này
theo phương từ trường.
* Nhiệt độ cao

Đường cong từ hóa đo tại nhiệt độ
100 K được đưa ra trên hình 3. Đối với
các màng có lóp từ giảo dày,

íY bPeC o

= 24

nm và 36 nm, trên đường cong từ hóa ta
vẫn quan sát thấy sự xuất hiện của hai
bước chuyên pha cảm từ như đã được
quan sát ở nhiệt độ 5 K (hình 1). Trong
khi đó, với lớp TbFeCo mòng, /ibFeCo =
12 nm, ta thây sự xuất hiện ba bước
chuyên pha. Điều này có nghĩa là trong
trường hợp lớp từ giảo dày, dưới tác
dụng của từ trường ngoài, quá trình từ
h„h

hóa diễn ra theo trật tự như đã được mô
H ìn h

tả ở trên hình 2. Trong trường họp lớp

(M

từ giảo mỏng, cơ chê từ hóa với ba bước

/M

3.
ị

Đ ư ờ n g

7j

lạ i

c u n g

100

h 'h F e C u

=

K

lừ

c ù a

(T)

đ ộ

ti đ ô i s o n g

m ầ u

12 , 24

v à

s o n g

T b F e C o /F e

36

v ớ i

n m .

đảo từ đã được đề xuất trên hình 4.
Trước khi mô tả quá trình từ hóa ba bước chuyên cho trường hợp /ibi-cCo “ 12
nm, tức là lý giải nguyên nhân CO' bản dẫn đến sự khác nhau của quá trình đảo từ ở
nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao trên mẫu này. c ẩ n phải nhẳc lại rằng quá trình từ hóa
là kết quả của sự cạnh tranh giữa các loại năn£ lượng và bước đảo từ thứ nhất được
gây ra bởi sự chiêm ưu thê của năng lượng tương tác trao đôi. Tuy nhiẻn, quá trình
đảo từ diễn ra trước tiên trong lớp nào sẽ tùy thuộc vào tính chất từ nội tại cua nó
(tức là phụ thuộc vào tương quan giữa từ độ và dị hướng từ). Khi nhiệt độ thay đổi,
dị hướng từ thay đổi, do đó quá trinh tù' hóa có thê thay đổi theo nhiệt độ. Khác với
trường hợp quan sát thấy ở nhiệt độ thấp đã được trình bàv o trên (dị hướníỉ từ cua
lớp từ giảo TbFeCo ỉớn hơn nhiêu so với lóp từ mêm), O' nhiệt độ cao, dị hướrm từ

8

của lớp từ giảo TbFeCo giảm mạnh và từ độ của nó nhỏ hơn rất nhiều so với từ độ
của lớp Fe. Do đó, quá trình đảo từ sẽ xảy ra dễ dàng hơn (bước đảo từ thứ nhât, H
< Hri) so với lớp Fe (từ độ lớn nên lớp này vần bị ghim bởi năng lượng Zeeman
của từ trường ngoài). Quá trình từ hóa trong trường hợp này có thê mô tả như sau:
- Tại từ trường đương lớn {ịẩoH = 5 T), năng lượng Zeeman chiếm ưu thế,
mẫu ở trạng thái bão vách đômen DW xuất hiện.
- Khi từ trường giảm, /iQ/ / r| < p 0H < 5 T, quá trình nỏ’rộng vách đóm en.
- Khi từ trường tiểp tục giảm (ju0Hr2 < HoH < ỊẦaH ỵI), năng lượng tương tác
trao đổi vượt trội so với năng lượng Zeeman. Sự đảo từ diễn ra trước tiên trong lớp
TbFeCo để định hướng mômen từ Fe(Co) song song trong toàn bộ mẫu. Vì dấu của
từ độ tống cộng bị chi phổi bởi lớp Fe nên kết thúc bước này, từ độ không đôi dâu.

Hình 4. Cẩu hình minh họa sự định hướng của mô men từ Fe(Co) trong các lớp từ
giảo (mũi tên đen) và ìớp từ mềm (mũi tên trắng) dirới tác dụng của từ trường
ngoài thay đôi từ dương đến âm trong quá trình từ hóa ớ nhiệt độ cao.
- Bước chuyển pha thứ hai được quan sát khi từ trường đổi chiều, /jữH r3 <
jUữH < ụ ữH r2. Ở đây, quá trình đảo từ diễn ra đồng thời trong cả lớp Fe và TbFeCo,
trạng thái song song của mômen tù' Fe(Co) vẫn được duy trì bởi tương tác trao đổi.
Bước chuyển này không làm thay đối độ lớn của từ độ mà chỉ thay đổi dấu của nó.
- Tiếp theo là quá trình quay của từ độ trong lớp TbFeCo theo hướng từ
trường tác dụng và sự hình thành vách đômen.
- Cuối cùng là quá trình thu hẹp của vách đómen và từ độ dân đạt bão hòa.
Đường cong từ giảo đo khi từ trường tác dụng trong mặt phăng màng theo
phương chiều dài của mẫu được đưa ra trẽn hình 5. Trong từ trường thâp, từ giao
9


cao Ằn = 200x10'6 đã đạt được trên
màng có lớp TbFeCo mỏng (12 nm),
trong khi đó từ giảo có giá trị nhỏ hơn

rất nhiều trên màng có lớp từ giảo dày
hơn, Ấn = 40x10'6 và 60x10'6 tương ứng
với màng

có

độ

dày

ÍTbFeCo =

24

và

36

nm. Nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau
này là do sự khác nhau của quá trình từ
hóa. Như đã biết, trong các màng từ giảo
đa lớp này, từ giảo tống cộng được gây
ra chủ yếu bời sự đảo từ trong lớp
TbFeCo. Với màng có lớp từ giảo dày,
cơ chế từ hóa với hai bước đảo từ tuân
theo mô hình minh họa trong hình 2, và
do đó, tại từ trường thấp chỉ xảy ra đảo
từ cùa lớp từ mềm Fe với đóng góp rất
Hình 5. Đường cong từ giảo của các

nhỏ vào từ giảo tông cộng. Trong khi

màng đa lớp TbFeCo/Fe với

đó, với lớp từ giảo mỏng, quá trình từ

tn i-e C o =

ỉ 2, 24 và 36 nm.

hóa ở nhiệt độ cao bao gồm ba bước đảo

từ như đã được minh họa trên hình 4. Trong trường hợp này, trong vùng từ trường
thấp, quá trình đảo từ diễn ra đồng thời trong cả lớp từ mêm và từ giảo tạo ra từ
giảo lớn trên mẫu này.
Trong từ trường cao, hình dạng đường cong từ giảo rất khác nhau với sự
giảm xuống của từ giảo được quan sát trên tất cả đường cong thực nghiệm của các
mẫu. Điều này có thê liên quan đên sự xuât hiện của vách đômen, trong đó mômen
từ định hướng lệch khỏi phương từ trường tác dụng, do đó, đórm góp âm vào từ
giảo tống cộng [10]. Phần đóng góp này thậm chí còn lớn hơn cả phân đóng góp
của từ giảo dương của lớp từ mêm, khiên cho từ giảo song song mang dâu âm như
được quan sát thấy trên mầu ÍThFeC’o = 24 nm. Khi tử trường tiẽp tục tăng lên, từ
giảo bắt đầu tăng lên đối với mẫu fibFeCo = 36 nm. Điều này dược eiái thích do lớp
từ giảo TbFeCo bẳt đầu đảo từ, định hướng theo phương từ trường tác dụng và
10


mẫu có xu hướng tiến đến trạng thái bão hòa từ độ. Sự đảo từ của lớp này đóng
góp dương vào từ giảo tổng cộng, và do vậy từ giảo tiếp tục tăng khi tăng từ
trường. (Xem thêm phụ lục 1)

b. Các màng Terfecohan/Yx(FeCo)Ị.x có nồng độ Y thay đỗi: X = 0; 0,1 và 0,2.
Đường cong từ hóa đo trên các màng từ giảo đa lớp Terfecohan/YFeCo với
thành phần Y thay đổi từ X = 0 đến 0,2 đo tại nhiệt độ 5 K và 100 K được chỉ ra
trên hình 6. Khi quét từ trường từ 5 T đến -5 T, trên đường cong từ hóa, ta cũng
quan sát thấy sự xuất hiện của chuyển pha từ như quan sát thấy trong trường hợp
màng Terfecohan/Fe ở trên. Tại nhiệt độ thấp, T= 5 K, đường cong từ hóa 2 bước
chuyển với quá trình đảo từ xảy ra trước tiên trong lớp từ mềm và tại nhiệt độ cao,
T = 100 K, đường cong từ hóa 3 bước chuyển với quá trình đảo từ xảy ra trước tiên
trong lớp từ giảo. Hiện tượng quan sát được có thể được giải thích dựa trên sự cạnh
tranh giữa các loại năng lượng trong quá trình từ hóa như 2 mô hình được đưa ra
trên hình 2 và 4 ở trên.
Điêu đáng chú ý ở đây là sự xuât hiện của lực kháng từ dương trên mẫu với
thành phần Y là X = 0,2. Như quan sát thấy trên hình 6, quá trình từ hóa cùng với
sự đảo dấu của từ độ xảy ra ngay cả khi từ trường ngoài chưa đổi dấu. Điều này có
thể được quan sát rõ hơn trên đường cong từ hóa riêng phần trên hình 7. Nhìn vào
hình này ta thấy sự địch chuyên đường cong đi một khoáng có độ lớn bang f / E
được gọi là từ trường “exchange bias”. Hiện tượng này thường được quan sát thấy
trên các hệ màng đa lớp sắt từ/phản sắt từ [14]. Ở đây, quá trình đảo từ của đường
cong từ trề riêng phần xảy ra trước tiên trong lớp YFeCo do đó, độ rộng của đường
cong này sẽ liên quan đến độ lớn của lực kháng từ cùa riêng lớp này. H\: giảm từ
155 mT xuống còn 115 mT và 36 mT khi nhiệt độ tăng lên từ 5 K đến 25 K và 50
K, tương ứng. Điều này có thê được giải thích là do sự phụ thuộc của các thông sô
từ độ, hằng số tương tác trao đoi và dị hướng từ của cả lớp từ giảo và từ mềm. Mô
hình lý thuyết đơn giản nhất đế lý giải cho đề xuất trên là giả thiết tất cả vách
đômen được định xứ trong lớp từ mêm YFeCo. Khi đó, nănR lượny vách đômen
được biểu diễn như sau [15]:
ơ ( H ) = M ỴFcCọíỴ,cCoH ,


Dưới tác đụng của từ trường ngoài, năng lượng vách khi đó là:

ơ ( H ) = 7ĩ ^ 2 A (2 M H + K )
T ít

- -

KìẨn

t liứ r ' t r â n

------- —. . . -

----

to

n r\

A C* rl ò n rrt*o K n n r r r Â

- - ---- ---

------ o

J ---

t ir A f n f T

t*-o r\

"O

A A í lò

..

tỉ

lô

~w*

1 rAỉ\

V* ' Y

bình phương của từ độ theo công thức:
X ơ i ) T = 2 M ỴĩeCo(T])H E(Ti) + K YFeCo
_MEự 2) \

2 M VĩeCo(T2)H E(T2) +

K YFeC o(^2 )

Nhìn vào biểu thức trẽn ta có thể thấy rằng khi nhiệt độ tăng, H E giảm do từ
độ và dị hướng từ giảm. Cách lý giải này rất phù hợp với các kết quả quan sát thực
nghiệm ở trên.

Hình 6. Đường cong từ trễ và quá trình từ hóa ơ nhiệt độ 5 K (trái) và 100 K
(phải) của các m àng Terfecohan/Yx(FeCo)/_v. (a) X

12

=

0, (b)

X

= 0. ỉ và (c)

X

= 0.2.


|10H
|loH (T )

Hình 7. Đường cong từ hóa riêng phần được đo bằng cách quét từ trường từ 5 T
đến -0.4 T (chẩm tròn đen) và đường cong từ hóa toàn phần (chấm tròn trong) tại
nhiệt độ 5 K (a) và ỉ 00 K (b) của màng TbFeCo/Y(ì ỵ(FeCo)o s ■

H (T )

Hình 8. Đ ườnv con% từ íỊÍao đo tại nhiệt độ phóng trên các lỉiànẹ đa lớp
TbFeCo/Yx(FeCo)/_v: (a)

X

= 0, (b) X = O.J and (c)

X

- 0.2.

Đường cone; từ giảo của các màng đa lớp nghiên cứu đưọc chi ra trẽn hình 8.
Trên tất cả các mẫu, ta đều quan sát thấy sự tăng đột neột cua từ giảo trong vùng từ

13


trường thấp và giảm chậm khi ở trong vùng từ trường cao. Hiện tượng e;iảm từ giảo
trong vùng từ trường cao giống hiện tượng quan sát được trên hình 5 cho mẫu có
lớp từ giảo mỏng. Cách lý giải hoàn toàn tương tự dựa trên sự hình thành của vách
đômen. Trong vùng từ trường thâp, sự tăng đột ngột từ giảo có thê được giải thích
do sự quay đồng thời của cả lớp từ giảo và từ mềm như được mô tả trong mô hình
được đưa ra trên hình 4.
Giải thích chi tiết cho các kết quả thu được trên hệ này đã được mô tả chi
tiết trong bài báo phụ lục 2.
2.5. Kết luận

Đe tài đã nghiên cứu và mô tả một cách hiện tượng luận quá trình từ hóa, từ
giảo, cơ chế lực kháng từ dương và sự hình thành vách đômen tại vùng giáp ranh
trong các màng đa lớp có cấu trúc đàn hồi từ Terfecohan/YFeCo. Các tính toán lý
thuyết được đề xuất cho sự phù hợp khá tốt với các kết quả thực nghiệm quan sát
được. Với sự phù hợp đó, có thê khang định răng quá trình từ hóa với sự xuât hiện
của các chuyển pha cảm từ trên các đường cong từ hóa khác nhau phụ thuộc vào
không chỉ nhiệt độ mà còn độ dày của lớp từ giảo, v ề thực chất, đó là do sự cạnh
tranh của các loại năng lượng trong quá trình từ hóa. Với thê mạnh riêng của mình

(từ giảo tỉ lệ bình phương với từ độ), các chuyên pha cảm trường còn được thê hiện
rõ ràng hơn trên các đường cong từ giảo. Từ đây, các đặc trưng từ giảo với từ giảo
cao trong vùng từ trường thấp và từ giảo giảm trong vùng từ trường cao đã được
giải thích theo các mô hình từ hóa được đề xuất. Đặc biệt, đóng góp âm của các
vách đômen hình thành ở vùng giáp ranh của các lớp vật liệu từ giảo và từ mềm lần
đầu tiên đã được chỉ ra. Sir xuất hiện hiện tượng “exchange-bias” là một hiện
tượng vật lý rất mới, lần đầu tiên được quan sát trên hệ màng từ giảo đa lóp này.
Đe tài đã hoàn thành theo đúng tiến độ và thời gian đề ra. Sản phâm giao
nộp là 02 công trình khoa học được đăng tải trên các tạp chí khoa học quốc tế có
uy tín trên thê giới.

14


2.6. Tài liệu tham khảo

[I]. A. Ludwig and E. Quandt, J. Appl. Phys. 87 (2000) 4691
[2j. N.H Due, iii: Handbook UJ Physics and Chemistry o f the Rare Earths,
eds. K.A.Gschneidner, Jr. and L. Eyring, Elsevier Science, NorthHolland, Amsterdam, vol. 32 (2001).
[3]. E. Quandt, A. Ludwig, J. Betz, K. Mackay, D. Givord, J. Appl. Phys. 81
(1997) 5420.
[4]. D.T. Huong Giang, N.H. Due, V.N. Thuc, L .v. Vu and N. Chau, AppL
Phys. Lett. 85 (2004) 1565.
[5]. N.H. Due, D.T. Huong Giang, V.N. Thuc, Y.D. Yao, J. Alloys Compd.,
2006.
[6]. E. Quandt and A. Ludwig, J. Appl. Phys. 85 (1999) 6232.
[7]. F. Montaigne, s. Mangin, and Y. Henry, Phvs. Rev. B 67 (2003) 144412.
[8]. M. Sawicki, G. J. Bowden, p. A. J. de Groot, B. D. Rainford and J.-M. L.
Beaujour, Phys. Rev. B 62 (2000) 5817.
[9]. S. N. Gordeev, J.-M. L. Beaujour, G. J. Bowden, B. D. Rainford and p.

A. J. de Groot, Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 186808.
[10J.D. Givord, J. Betz, K. Mackay, J.c. Toussaint,
Wiichner, J.

M ơ g ỉi.

J.Voiron, and S.D.

Magn. Mater. 159 (2004) 71.

[ I I].M. Sawicki, G. J. Bowden, p. A. J. de Groot, B. D.Rainford and J.-M. L.
Beaujour, Phys. Rev. B 62 (2000) 5817.
[12].S. N. Gordeev, J.-M. L. Beaujour, G. J. Bowden, B. D. Rainford and p.
A. J. de Groot, Phys. Rev. Left. 87 (2001) 186808.
[13].F. Montaigne, s. Mangin, and Y. Henry, Phys. Rev. B 67 (2003) 144412.
[14J.E.E. Fullerton, J.s. Jiang, S.D. Bader, J. Mcign. Magn. Mater. 200 (1999)
392.
[15].F. Canet, c . Bellouard, s. Mangin, c . Chatelain, c . Senet. R. Siebrccht,
V. Leiner and M. Piécuch, Eur. Phys. J. B. 34 (2003) 381

15


III. PHỤ LỤC
Phu• luc
ỉ
*

16

t'a g e 1 01 1

Ml JOINT EUROPEAN MAG

San Sebastian, 26-3(
J€m i 06
"-^C O N FER ENC E PHOTOS Q
NEWS H
Program Q
G enesis Q
First A n n o u n c e m e n t
Topics Q
C o m m itt e e J 3
Im p o rtan t Dates 0^2
P aper Submission Q
Sym p osia H
P lenary & S e m i- P le n a r y Talks Q

Presentation Types Q
Registration H
C o n fe r e n c e Dinner C l
Hotel a n d Travel Info H
A d d itio n a l a c c o m m o d a t i o n H

Use for inform ation Q
Student Support Q
Future C o n fe re n c e s
Links
Sponsors Q

GAI/

Reviewers A r e a 2 2
Exhibition Q l

,v .

^sộ cia c ió n C luster de TelecomU'

_pf.L l i£

1/ 26/ 20 07

O A i h : x .

TR U TiG

:

A '/


nt European Ivkgnetic Symposia

III JOINT EUROPEAN MAGNETIC SYMPOSIA

San Sebastian, 26-30 June, 2006

FIRST ANNOUNCEMENT

ircJ Joint Euro peon M uqnetic J ymposict, J&W5, V1.ÍII t e heJd in San Sebastian (Spain ]f ram June 26 through June 30, 2ŨŨ6.

int Europeand M agnetic S’yrnposic* JEMS, a re the unrticcrticn of ttie tvuo most irnpcrtcrit confet'encei cn M agnetism regularl
e, n a m e ly EiViv'A (European M agnetic Materials a n d Applications) e n d iVfiiVi I M agnetic Recordinq Materials). The C on feren
f ct the rrcicinetiiiTi com m unity to diĩC Uĩỉ n e w c cfiOEpti, pm perfies a n d deự eíopm entĩ in cdl br'Cfnohei ot fu n d am en tal a n d
11 ct' on m a g n etic route rial Ĩ arid tt'ieir cfDplicaticni.

ings: The Proceedings o f tt'ie Syrrposia vuilI b e published C1Í a special issue cf th e Jc>vmaỉ c f A/ktgnethm a n d M a g n e tic Mat e
ent erences, only crie pcfDer p e r registered p c tiic ip a n t '.".'ill b e published.

a d lin e ta r th e submission of manuscripts: is April 30th, 2006. Detailed infcrrnaticti regarding the prep aratio n of manuscripts w
fe re n c e V'fib ĩite.

ww.se ehu.es/JEMSŨ6,i'fỉrstaimounc erne nt.htm

1/26/200?


ne 29

5

PLENARY SESSION
Chair: L. Schultz

P. Fon tcu b erta

0

POSTERS SESSION III
(with coffee]
Gp, Np, O p2, Pp2, Ap2, Ep, Kp2, Cp
Chair: R. Valenzuela, p. Gorria

SYMPOSIA

0

Spin electron ics

Artificially n a n o s t r u c t .

Soft m a g n e tic m a te ria ls

M a g n e to s tric

So3

Ao2

Ro3

No

Chair: J. T ejad a , D. F errand

Chair: R. Cowburn, L. Schultz

Chair: Mohri, M. Vazquez

Chair: c. G om e z-P o lo

5

T. Ju n g w irth (Invited)

M. García del Muro

L. K. V arga (Invited)

E. Fernandez-Pinel

0

5

A. Slavin

0

V. Garcia

5

M. Viret

J. Nogués(Invited)

J. G utierrez

M. P otschk e

1. Lucas

E. H risto fo ru (

E. Shalyquin a
u. Queitsch

D. M akhnovskiy (Invite d)

J. Teillet


ju t tmmtf 51

z l WMWlfiH
1m mwQfift

n*>l r*c Minnntỉrm

Mimnnti,. M'l'rtri'-.ir- nn nnm « r\f\r\ nnn

^rW M R IltlflA lt
WWW cl sevu-r com /lot atc/|m?Tim

Magnetization and magnetostriction process in spring-magnet TbFeCo/Fe
multilayers with variable TbFeCo thickness
D .T . H u o n g G i a n g 3, N .H . D u e 3, J. J u r a s z e k b , J. T e i l l e t b*
“Laboratory fo r N ano M agnetic M aterials a n d D evices. F aculty o f Engineering Physics a n d Nanorechnolog), College o f Technology. I letnam National

University, Hanoi, B uidm g EJ, 144 X uan Thuy Road. Can Giay, Hanoi.
hG roupc de Physique lies M alcrioux. UM R C N R S 663-i. U m versné dí' Rouen 76801 Sr Enenne (ill Rouvray. Francc

Elsevier use only: Received dale here; revised date here, accepted dale here

Abstract
Different natures o f the magnetization reversal are studied by means of (he magnetization and magnetostriction measurements lor the
magnetostrictive "spring magnet" multilayers ofT bFeCo/F e with ÍI fixed Fe layer thickness o f 10 nm and variable TbFeCo layer thickness o f 12
nm. 16 mn and 20 mil. In such multilayered systems, the magnetization reversal occurs at different coercive fields for each layer related In the
formation o f th e d o m a i n w a ll at in te r f a c e s . T h e r e s u lts s h o w that ul lo w te m p e r a t u r e s , the tr a n s itio n fr o m th e f e r r o m a g n e t i c s atu r atio n slate

(with domain walls) to the Icrrimagnetic transient saturation slate (without domains wall) lakes place by the reversal of (lie magnetic moments
in the high magnetization Fe layers. Til is process is governed by the large magnetic anisotropy o f the TbFeCo layer. Increasing the temperature,
that anisotropy decreases and the transition results from the reversal o f magnetic nuimenis in the small magnetization TbFeCo layers. The
formation o f the domain wall at the interfaces is clearly evidenced by the negative contri billion to the parallel magnetostriction.
© 2007 Elsevier B V. All rights reserved
PACS: 75 60.Ej. 75 60 Ch. 75 70

-J.

75 80,+q.

Keywords; Spring m agnet m u ltila y e r: M agnetostriction . M agnetization process ; Domain wall.

to the next, so the m ag n e tiz a tio n reversal o c c u r s at different

1. Introduction

c o e r c iv e fields for each layer. W h e n the reversal takes place in
a giv en laver but not in the a d ja c e n t one. a so-called e xtended

The com bin atio n o f rare earth - tran s itio n m etal ( R E - T M )

d o m a in wall ( E D W ) will be form ed at the interfaces and

alloys and transition m e ta ls in sp rin g m a g n e t R E - T M /T M

results

multilayers ope n ed a ne w a p p r o a c h for d e v e l o p i n g low-field

m ag n e to str ic tio n [5]. In g eneral, llie hiLih-field saturation state

giant

[HFS state) is usually related to the e x is te n c e o f the interracial

m agn e tostric tion

[1.2].

These

c o n v e n tio n a l

in

a

n e g ativ e

co n trib u tio n

to

the

parallel

m agnetostrictive sp ring m a g n e t ty p e m u ltila y e rs ( C M S M M )

E D W . T h is E D W

were

te m p o ra r y saturation state (TS stare) w ith o u t D W exists at lo w

recently

d e v e lo p e d

in

th e

n ove l

m a g n e to stric tiv e

is d e s tro y e d in m id d le field. Finally, a

multilayers - n a m e d as d i s c o n ti n u o u s m a g n e to s tr ic tiv e spring

fields. T h e details o f these p h e n o m e n a , ho w e v er, de pend not

magnet type m u ltila y e rs ( D M S M M ) . in w h ic h the soft FeC o-

only on (he intrinsic p ro p e rties o f the soft layers but also on

layer is structurally h e te r o g e n e o u s in n a n o stru c tu r e d

state.

the net m ag n e tic m o m e n t o f the syste m . In a spccial cond ition ,

the

o n e o b se rv e s also the so -c allcd ne g ativ e coerc iv ity. at w hich

magnetostriction (/I) o f the o r d e r o f 10 ' and m a g n e to str ic liv e

the reversal c au ses a n e g ativ e m ag n e tiz a tio n w hen the applied

susceptibility U x ) o f a b o u t 10''
Tb(Feo55Co(M5)i j /(Y F e C o ) ( n a m e d

field is still po sitiv e [6.7],

Indeed,

an

excellent

m a g n e t ic

so ftn e ss

with

T ' 1 w a s r e p o rte d Tor
as T e r f e c o h a n / Y F e C o )

T h is

p a p er de als

with

the

in flu e n ce o f the

individual

D M S M M [3,4], In s u c h f e rrim a g n e tic m u ltila y e re d system s,

T b F e C o - la v e r th ic k n e ss on the m a g n e tic and maiiiietostrictivc

magnetization and m a g n e tic a n is o tr o p y diff e r from o n e layer

pr op e rties in sp uttered T b (Fc, iiCfln 1<)| 5'Te m ultila ye rs with a

* Corresponding author Tel

E-mail address

33-02 35 14 63 ] I. lax 33-02 35 M MOV

Jacques te ille ư tíu n iv -tiu ic n tv


2

D .T H uong G iang e r a I

Jo u rn a l o f M agnetism a nd M agnetic M aterials no (21)117) n00-ll()0

900

I-

900
(a) 7- 5 K

(h) r = 1 0 0 K

4fi0

450

-

360

-450

-

JfiO

-900

M12 ’ .700

’
(c)

r=300 K

F

3

s'

n
-460
Mil

■800
700

600

360

300

?
£

0

5

-350

-600

600

600

300

300

?
%

s'

-300

r

■

~

: :
- -250
M16 -■-500

-300

-700

0

r

0
M16

M12 .

—- 900

___ _— ^

__
M16

1 —- 400

S

'

■-

r

"

—

"

Q
/

____

-

■300

j

M20

M20

■
600

-600

0

0
uHm

A

-zoo

M20

______
- -400

00
m

OS

10

I* H

r H(T)

Fig I Parallel m agnetization loops o l'T h F eC o UiR )/Fe (10 nm ) m ullilayers at different tem peratures

fixed Fe layer th ic kn e ss o f 10 11111 a n d th e T b F e C o layer

Let us start by c o n sid e rin g the 5 K m agnetization loops

thickness varyin g from /TF(- = 1 2 Iim, 16 nm a n d 20 nm (n a m e d

[Fig.

as M 12, M 16 and M 20 , respectiv ely).

c o m p e n s a te d

1(a)].

N ote

that,

sy ste m ,

M20

is an

but the

alm o st

M l 2 and M I 6

m agnetically
are

the Fe

m ag n e tic ally d o m in a t in g sa m p le s. T h us, the F t m agnetiz ation

2 . Results and discussion

is strongly se nsitive to the applied field direction. In these

The m agnetization loops w ere m e a s u r e d u sin g a S Q U I D

e x p erim e n ts, h o w e v e r , starting to decrease the applied
m ag n e tic field from the H F S state, one o b se rv es first the

from the he lium liquid to roo m t e m p e ra t u r e in fields up to 5 T.

reversal o f the m a g n e tic m o m e n t in the Fe layers. T his is due

Shown

to the fact that a lth oug h tile T e rf e c o h a n layers have sm aller

in Fig.

1 are

the

parallel

m a g n e t iz a t i o n

curv es

measured at 5, 100 and 300 K for the a s -d e p o s ite d sam ples.

net m ag n e tiz atio n (with respect to that o f Fe layers), their

For single iayer

magnetization can ta k e the a lm o s t te m p e ra t u r e i n d e p e n d e n t

stroniỉ
m a g n e tic
a n is o tro p y
c on tinu e s
to
pin
their

m ag n e tiz a tio n against the m aiinetic field direction. At 5 k . for

value

T erfecohan

all in vestigated syste m s, the rotation o f the Fc m agn etizatio n

m agnetization (M t f c ) d e c r e a s e s fro m 1 100 to 2 5 0 kA /m w hen
going from 5 K to 300 K. F o r m u ltila y e rs , h o w e v e r, it tu rns

starts in positive fields, a lm o st c o m p e n s a te d with T b F e C o

of

films,

A/Fc =

i n v e s tig a tio n s

1700

k A /m ,

reveal

w hereas

the

that

the

Fe

m aiinetizatio n in z ero fields a nd the Fe m agn etizatio n rotation

out from the M o s s b a u e r m e a s u r e m e n t s that Ihe m ag n e tiz a tio n

pro cess is c o m p le te d in neiiative fields (in particular for M l 2

o f botK individual is a lm o st t e m p e ra t u r e i n d e p e n d e n t, i.e. M f c

and M I 6

= 1700 kA/in and A /tfc = 1 ' 0 0 k A /m ) [8]. T h is c an be
confirmed by a n a ly z in g the m a u n e t iz a t i o n d a ta in the T S state

destroy inn the E D W ) starts in the h igher field for the sa m p le

sa m p le s). In a ddition, this rotation process (i e

with th in n e r T b F e C o thic k ne ss.

(Mtỉ) '■

At 100 K. the reversal o f the Fc m agn e tiz atio n in positive
fields re m a in s for the M I 6 a nd M 2 0 sa m ple s only [Fie. I

11)

For the M l 2, due to the re d uction o f the T b F e C o m ag n e tic
an is o tro p y , the T b F e C o n ia u n e l i/ a t i o n can not pin auainst the

where I indicates (he th ic k n e ss. For the H F S state, how e ver,
the net m a g ne tiz ation (A/ hfs ) d e p e n d s also on the d i m e n s i o n o f

field d irec tion a n y m o r e blit it reverses in positive fields li-iii.
1(b) in the top). Finally, at r oo m t e m p e ra tu re, the m agne tic
a n is o tro p y o f the a m o r p h o u s T b F c C o phase can be nculecled,

the EDW :

the Z e e m a n
(2)

reversal

eneriiv

lakes

place

is dominalini> a nd
firstly

ill the

the

m agnetization

sm a lle r

m agnetization

T b F e C o layers as c x p e c tc d [Fig. I ( c )]. The m a gne tiz ation
where I is the r e m a in d e r o f t h ic k n e ss ill the f e rr o m a g n e t i c Fe

and T erfe co h a n c ore and if is t h ic k n e s s o f th e D \ v .
analyzing

the

HFS

m a g n e t iz a t i o n

data,

one

c an

By

obtain

information for Ô. T h is p ro b l e m , h o w e v e r , will be treated

elsewhere.

Presently , w e are inte rested in the n a tu re o f the

magnetization rev ersal only.

a n o m a lie s e v id e n c e d for this transition are, how e ver, rath er
w e ak . It will be disc u sse d below .
M a g n e to s tric tio n w a s m ea su re d (isinu ail optical dcflcction
m e th o d [8]. T h e fit’ll re 2 p re sen ts roo m tem p e ra tu re parallel
and

p erp en d icu lar

m ag n eto strictio n

for

lilt

in \e stim a ted

s a m p le s . N o te th at, w h ile lilt p a ra lle l m a u n c to s tr ic t io n c u r \ e s


D T H uong Gtatig el af Journal o f M agnetism a n d M agnetic M aterials 00 (2<}(i~) a m . non

\

180

f~

k

"

- "

60
~

~

r v

0

........... -

f
I

-60

o
r.

Í

!Ỉ

//

60

-ẻo ,

-120

(a) M12

I

0

60

1

(b) M16

[c)M20

0

-0.3

J

-180

1

Js

-60

-120

-0.6

*

120

0.0
H.H(T)

0.3

-0.8

0.6

-0.3

Ữ.3

0.0
H„H(T)

0.B

-0,s

00
IXH(T)

-0.3

03

06

Fig 2 Room temperature parallel (\« ) and perpendicular (J.j.) m agnetostriction o f TbFeCo (ỉl n )/Fe ( 10 nm) multilayers

Fig ] Room tem perature m agnetostriction coefficient

show

big

a n o m a lie s,

perpendicular

eg

n e g a tiv e

m ag n e to str ic tio n

ot'T bFeC n (/in )/Fe (10 lira ) multilayers

co n trib u tio n s ,

e x h ib its

a lm o s t

the

by the reversal o f m au n e tic m o m e n ts in ihe T b F e C o layers

o rdinary

with sm a lle r m ag n e tiz atio n . T h e form ation o f the d o m a in wall

behavior with a rath er w e ak po sitiv e c u r v a tu re ill hiuh fields.

at the interfaces is e v id e n c e d by the negative contributio n to

This is a good e v id e n ce for the fo r m a tio n o f the E D W , w hich

the parallel m aun e tostric tion .

is weakly indicated from the r o o m te m p e ra tu r e m a gn e tiz atio n

curves. Indeed, the f orm ation o f the B lo ch t y p e - D W resuits in
a disorder o f the m a g n e tic m o m e n t s at the interfaces a long

Acknowledgements

which is m easured th e parallel m ag n e to stric tio n . T h is c au ses a
T his w o rk was su p p o rte d bv the Co lleg e o f T ec h n o lo g y ,

decrease o f the parallel m a g n e to s tr ic tio n , but p re serv e s the
perpendicular

m ag n e to stric tio n

coefficient Ằ1'2 =

- Xị

presentation a llow s

a good

[5].

Tile

is p re s e n te d
c o m p a r is o n

m a c n e to str ic tio n
in

Fig.

This

P r o g r a m m e International de C o o p e r a tio n Scientifiq ue (P IC S )

for the

o f France and tile I N T E R E G Ilia eu ro p ea n research program

3.

not only

V ie tn a m N a tio na l U nive rsity und er the p roject Ọ C .06.22 . the

magnitude o f the d o m a i n w all m a g n e to s tric tio n , but also its

II.

198.

contribution with respect to th e total m a g n e to s tr ic tio n . Finally,
considering the m a x i m u m

in the parallel

m a g n e to stric tio n

curves as tile startinii po int o f the f o r m a tio n o f E D W , o n e can
say that the critical

field for this tran s itio n d e c re a s e s

as

T bFeCo thickness incre ases. It is in e o o d a g r e e m e n t with the
observation m entio ned for the 5 K m a g n e t iz a t i o n da ta
In su m m ary, differe n t n a tu re s o f the m a g n e t iz a t i o n reversal
are

clarified

for

the

m a g n e t o s t r ic ti v e

multilayers o f T b F c C o /F e
thickness.

At

low

w ith

t e m p e ra tu re s ,

a

"sprini>

va ria b le
th e

[1 ]

from

layer
the

ferromagnetic HF S state (w ith th e e x is te n c e o f th e E D W ) to

[2 ]

M i l Due. J Maun Mugn M irtc r. 242-245

L) T Huong Giang. N FI Due. V N 1 hue. I. V Vu Lind N Chilli. Appl
IM}\S Lett 85 (2004) 1565

[4J

N i l Due. D T

the T bF e C o a n is o tro p y d e c r e a s e s a n d th e tran s itio n takes place

I 1

H uong fiia n g . N Chau, J Maan M ill’ll M a ie r. 2l>OOlH

(2 0 0 5 1 son
f 5 1 n Í.Huindl ;m d A [u đ v u ỊỊ. .1 A ppl H ụ 5 S 5 ( l lW ) ^ 2 3 2
[6 ]

c

I B o u d e n .1 M [

(.ro o t.
[ 7 1 N II

Rc

Ile a u io u r A A

Zhuki-V

H [)

R jm lW J . p A I

C' W ard and M R W ells. J A ppl P in s i;3

Due. f) T

1lim n s (iin n g

IC M 'O fi k y 'H o Japan AuiMist

high m agnetization Fe layers. T h i s is d u e to the lartie m a c n e tic
anisotropy o f the T b F e C o . Will) the incre ase o f tem p e ra tu r e ,

L u d w ig ,.) Betz K M ackas. D O ivord. J A ppl Pliys XI

Ị3]

the ferrimagnetic T S state ( w ith o u t the e x is te n c e o f E D W )
takes place by the reversal o f th e m a g n e t ic m o m e n t s in the

E Quandl, A

< 1997)5420

m ag net"

T bFeC 'o

tran s itio n

References

NT

Iam

Iim lc d paper presented

D ĩ

I ĩ u o n tỉ C ii.in ii

a!.

til he published in I M.ipn Matin

M Liter
[S j

dc

K63V

I hcs I s I 'n r .u r s itv o r Rouen I r

11^:.

2r -l<«5


Phụ lục 2


Patie 1 o f 1

w

InternationaC ‘Worfijfiop on Spin
O c to ô e r 2 - 4

2 0 0 6 in N a n c y ( J

* ■' >

^ N«r

*1#'

70 contact us: riVS(T2()06@fpm
fittp: //'WWW. fpm. u-iuincy.fr/.

H IT A C H I

-= " ^ = =

I N 'u u c y ,

Inspire theNext
t h

a

l e s

M
tUBTHE< v McmuC

B

ENTER

l 26 2007