Nghiên cứu quá trình từ hóa, từ giảo và cơ chế kháng từ dương trong các màng đa lớp dựa trên hợp kim TbFeCo : Đề tài NCKH QC.06.22

BÁO CÁO TỎNG HỢP CÁC NỘI DƯNG NGHIÊN c ứ u
ĐÈ TÀI NGHIÊN c ứ u KHOA HỌC CẤP ĐHQGHN

DO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ QUẢN LÝ
I. TH ÔNG TIN TỔ NG QUAN
1. Tên đề tài:

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

- Họ và tên:

ĐỎ THỊ HƯƠNG GIANG

- Học hàm, học vị: Tiến sỹ
- Chức vụ:

Giáng viên

- Đơn vị công tác:

Khoa Vật lý Kỳ thuật và Công nghệ Nanô, Trường Đại
học Công nghệ, Đại học Ọuốc eia Hà Nội
Nhà E3, 144 Xuân Thuy, c ầ u Giấy, Há Nội

- Điện thoại: 04-7549332;

Fax: 04-7547460;

Di động: 0983234605

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

1. Khoa Vật iý Kỹ thuật và Công nghệ Nanô, Trườne Đại học Côns nehệ,
Đại học Quôc 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 Quốc tế về Khoa học Vật liệu ITIMS, Đại học Bách
khoa Hà Nội.
4. Groupe đe Physique des Materiaux, Université de Rouen, CH Pháp
4. Cộng tác viên chính của đề tài:
1.

GS.TS. Nguyễn Hữu Đức

Trường ĐH Công nghệ, ĐHQGHN

1


2. NCS. Nguyễn Thành Nam

Trường ĐH Công nghệ, ĐHQGHN

3. NCS. Bùi Công Tính

Trường ĐH Công nghệ, ĐHQGHN

4. NCS. Bùi Đình Tú

Trường ĐH Công nghệ, ĐHQGHN

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

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

và

mô

tả

một

cách

hiện

tượng

luận

trên

hệ

màng

từ

eiao

{Tb(Feo.55Coo 45)1 5/YFeCo} 50. Trong các kết qua nghiên cứu của mình, chúng tôi
đã đê xuât được các mô hình quá trình từ hóa khác nhau phụ thuộc nhiệt độ, thành
phần, độ dày các lớp ... do tính chât từ nội tại cua từng lớp như từ độ, dị hướng từ,
lực kháng từ, năng lượng tương tác trao đôi... quyết định. Chứng tôi đã đề xuất
được mô hình tính toán lý thuyêt được dựa vào sự cạnh tranh cua các loại năng
lượng trong đê mô tả quá trình từ hóa theo các mô hình. Trong đó, sự xuât hiện cua
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 cua các lớp từ mêm (dị hướng
nhỏ, từ độ lớn) và lớp từ giao (dị hướng lớn, từ độ nho) dẫn đên quá trình từ hóa
xảy ra không đồng thời tại cùng một từ trường ngoài. Với sự phù hợp đó, có thê
khăng định răng quá trình từ hóa với sự xuât hiện của các chuyên pha cam từ trên
các đường cong từ hóa khác nhau phụ thuộc vào khôna chi nhiệt độ mà còn độ dày
của lớp từ giảo. Xuât phát từ môi liên hệ giữa từ giao và từ độ (từ RÌao tỉ lệ bình
phương với từ độ), các chuyên pha cảm trường còn được hiẻu một cách rõ ràng
hơn trên các đường cong từ giảo. Từ đây, các đặc trưng từ ^iao với từ giao cao
trong vùng từ trường thấp và từ giảo giảm trong vùng từ trường cao đã được giai
thích theo các mô hình từ hóa được đề xuất. Đặc biệt, đóne góp âm cua các vách
đômen hình thành ở vùng giáp ranh của các lớp vật liệu từ giáo và từ mềm lần đầu
tiên đã được chỉ ra. Các tính toán trên các mỏ hình lý thuyêt cho kêt qua phù hợp
khá tốt với các quan sát thực nghiệm.
Các kết quả chính thu được của đề tài đã được báo cáo công bố trên 02 công
trình khoa học tham dự hội nghị quốc tế và sẽ được đăng tải trên 0 2 tạp chí chuyên
nghành quốc tê có uy tín (xem phụ lục 1 và 2 ).

2

II. NỘI DƯNG CH ÍNH CỦA ĐÈ TÀI
2.1 Muc tiêu:

Màng mỏng từ giảo đang thu hút sự quan tâm đặc biệt đo kha năng ứng
dụng của chúng để chế tạo các bộ phận cảm biến, bộ phận chuyên động, bộ phận
dịch chuyên trong các thiêt bị vi điện-cơ. Nhiệm vụ hàng đâu đặt ra cho các nhà
nghiên cứu vật liệu là phải tìm cách tăng cường thông sô từ giao (Ả -

A ỉ/I)

và độ

cảm từ giảo X), - d/ưd(ụữH) 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 họp tuyệt vời giữa các hợp kim
đât hiêm-kim loại chuyên tiêp và các kim loại chuyên tiếp đã tạo ra được các màng
từ giảo đa lớp TbFeCo/FeCo có tính chât từ mêm tuyệt vời đáp ứng yêu câu ứng
dụng [3], Gần đây, tính chất từ giáo tuyệt vời với từ giao bào hoà cao (Ả - 10"') và
độ cảm từ giao lớn (ỵ, ~ 10"1 T 1) đã được công bố trên màng đa lớp
Tb(Feo 55CO(,45)i 5/YFeCo (tên gọi Terfecohan/YFeCo) với lớp từ mềm có cấu trúc
nanô (không liên tục) [4,5].
Hầu hết các nghiên cứu trong và níìoài nước cho đến nay vẫn chu yếu tập
trung vào nghiên cứu các đặc trưng, tính chât từ và từ giao trong vùng từ trường
thấp đê tối ưu hóa vê mặt công nehệ chê tạo, thành phân vật liệu và cảu hỉnh cho
các mục đích úng dụng. Tuy nhiên, có nhiêu tính chât vô cùng lý thú quan sát được
trong vùng từ trường cao và đặc biệt tại nhiệt độ thâp trên các hệ màng từ 2,iao đa
lớp này vẫn chưa được khai thác và nẹhiên cứu một cách triệt đẻ. Tron^ đó phai kê
đến các đặc trưng như: (i) đường cong từ giao có xu hướng eiam do đóng £Óp cua

từ giảo âm, (ii) đường cong từ hoá có sự xuât hiện các bước chuyên pha cam ứng
từ trường, (iii) đường cong từ hoá lực khánạ từ dương (exchange bias) như thườna
quan sát thấy trên các vật liệu có câu trúc từ đàn hôi “spring-magnet” ... Sự phụ
thuộc cúa các đặc trung này vào câu trúc các lớp vật liệu, thành phân lớp từ mẻm.
độ dày lớp từ giảo và nhiệt độ đo vẫn chưa thực sự được nghiên cứu về mặt ban
chất và tìm cách lý giải một cách thoả đáng [6-10], Vì vậy mục tiêu cua đề tài là
tập trung vào nghiên cứu cơ chê từ hoá và từ giao và vai trò tươne quan cua tươnc
tác trao đôi và dị hướng từ đôi với quá trình từ hoá trên các mànu từ giao đa lớp có
cấu trúc từ đàn hồi dựa trên hợp kim Terfecohan. Điều đó có thê giúp ta hiêu được

3


một cách chính xác nguyên lý và từ đó có thế tối ưu hoá hơn nữa các câu hình đê
thu được các đặc trưng mong muốn nhằm thoả mãn từng mục đích ứng dụng.
2.2. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu:

Nghiên cứu cơ chế từ hoá, từ giảo và vai trò tương quan của tương tác trao
đối và dị hướng từ đối với quá trình từ hoá trên các màng từ giảo đa lớp có câu trúc
từ đàn hồi dựa trên hợp kim Terfecohan. Nội dung nghiên cứu bao gôm:
- Nghiên cứu quá trình từ hoá và cơ chê lực kháng từ dương trên các màng
mỏng đa lớp TbFeCo/YFeCo khác nhau phụ thuộc vào:
+ Độ dày lớp từ giảo
+ Thành phân và câu trúc lớp từ mêm
+ Vùng nhiệt độ đo
Trong nội dung nghiên cửu này, đê tài còn tập trung vào nghiên cứu vai trò
của tương tác trao đôi, đê xuât các mô hình lý thuyêt bán thực nghiệm và tính toán
lý thuyết dựa vào sự cạnh tranh giữa các loại năng lượng trong quá trình từ hoá đẽ
giải thích cho sự xuât hiện của các chuyên pha cám ứng từ trường trên các đường
cong từ hóa, cơ che lực kháng từ dương và sự hình thành vách đômen có câu trúc

mômen từ xoắn tại lớp chuyên tiếp giữa các lớp tại vùng từ trường cao .
- Nghiên cứu quá trình từ giáo trong môi tương quan với quá trình và cơ chê
từ hoá đã nghiên cứu được. Tập trung vào giải thích các tính chât từ ^iao như:
+ Đặc trưng từ giảo vượt trội với từ giảo cao và độ cam từ giao lớn trong
vùng từ trường thấp.
+ Đặc trưng từ giao trong vùng từ trường cao với sự đóna, góp từ ạiao ảm
liên quan đến cấu trúc xoăn cua vách đômen.
- Xuất phát từ các kết quả nghiên cứu được, đưa ra câu hình tôi ưu đê chê
tạo các hệ màng từ giảo đa lớp có tính chất từ giao lý tưởng trong tương lai.
2.3. Đặc điểm, thòi gian và phương pháp nghiên cứu:

a. Đặc điềm
Nghiên cứu về mặt bản chất các đặc trưng từ tính và từ giảo trên các vật liệu
từ giảo đa lóp có tương tác từ đàn hồi, từ đó giải thích cho các kết 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 thực nghiệm về các đặc trưng câu
trúc, từ và tù giảo của các mẫu nghiên cứu.
- Xuất phát từ các số liệu thực nghiệm, đề xuất các mô hình lý thuyêt bán
thực nghiệm đế tính toán dựa trên các thông số đặc trưng nội tại của vật liệu để giải
thích cho các kết quả thu được.
- Tìm hiêu môi tương quan giữa các quá trình từ hóa và từ giao và nguyên
nhân dẫn đến sự khác nhau cua 2 quá trình này trên các hệ vật liệu khác nhau tại
các nhiệt độ và từ trường đo dựa trên các đặc trưng 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 sứ 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 giao và cơ chê lực kháng từ dươníí tại các
nhiệt độ khác nhau (từ 5 K đến nhiệt độ phòng) trên các hệ màng từ giao đa lớp:
a. Màng Terfecohan/Fe có chiêu dày lớp từ ữja<) Terfecohcm thay đói: t = 12 >Vìĩ,
24 nm và 36 nm.
* Nhiệt độ thấp T < ỉ 00 K
Đường cong từ hóa đo theo phươns từ trường song song với mặt phăn£ cua
màng tại nhiệt độ 5 K được đưa ra trên hình 1. Khi quét từ trường từ RĨá trị dương
đến âm, đường cong xuât hiện hai bước chuyên pha cảm ứng từ trường tại các từ
trường chuyển H r1 và Ha- Đặc trưng này thường thấy trên các vật liệu trao đổi đàn
hôi từ có hai hay nhiêu pha có dị hướng từ và lực kháng từ khác nhau đáo từ khôntì
đồng thài tại cùng từ trường [11,12], Tuy nhiên, điêu đáng chú ý ơ đây là bước đao
từ thứ nhất xảy ra ngay cả khi từ trường ngoài chưa đao dấu ( / / r1 > 0). Bước
chuyển thứ hai xảy ra tại từ trường âm H = H ĩ2. Đe hiếu một cách tường minh hơn

5


cơ chế đảo từ, việc xem xét các loại năng lượng là cần thiết. Khi không có từ
trường, cẩu hình từ được qui định chủ yếu bởi năng lượng trao đôi săt từ 3d-3d.
Tương tác này có xu hướng thiết lập định hướng mômen từ Fe(Co) song song trên
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 trườnẹ,
cấu hình từ được xác định bởi sự cạnh tranh giữa ba loại năng lượng, bao gôm
năng lượng Zeeman của từ trường ngoài,

năng lượng tương

tác trao đôi3cỉ-3d và

năng lượng dị hướng từ [13]. Sơ đồ minh họa các mômen Fe(Co) trong quá trình từ
hóa với hai bước đao từ được đưa ra trên hình 2 :
- Tại từ trường dương rất lớn,
jU0H = 5 T, năng lượng Zeeman chiếm
ưu thế và mẫu ở trạng thái bào. ơ trạng
thái này, từ độ lớp Fe và TbFeCo sons;
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 ố xuất hiện ở vùng giáp ranh
giữa các lớp (hình 2 ).
- Khi từ trường giảm, jUoHr\ < f-ioH
< 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 son£
- 4 - 3 - 2 - 1 0

với mômen từ FeCo trong lớp TbFeCo

1

2

3

4

M
-pH(T)

bởi năng lượng tương tác trao đôi. Quá
Hình 1. Đường cong từ độ ti đối song
trình này diễn ra ở vùng giáp ranh và đi
song tại 5 K cua mâu TbFeCo/Fe với
vào tâm lớp Fe, gọi là quá trình nở rộng
hbFeCo

~ 12, 24 và 36 nm.

vách đômen.
- Tiếp tục giảm từ trường, /UoHa < jUqH < juaH r1, năng lượng tương tác trao
đổi lúc này chiếm ưu thế so với năng lượng Zeeman, ơ nhiệt độ thấp, lớp TbFeCo
có từ độ nhỏ nhưng dị hướng từ lớn nên vẫn bị ghim theo hướng từ trường. Sự đáo
6


từ diễn ra trước tiên trong lớp Fe. Ket quả là mômen từ Fe(Co) song song trong
toàn bộ mẫu và vách đômen triệt tiêu. Từ độ mang dấu âm do từ độ lớp Fe chiêm
ưu thế.
ịầqH

Năng lượng Zeeman trở nên vượt trội khi từ trường ngoài âm đu iớn, 5 T <

< /i 0//r 2- Bước đảo từ thứ hai là quá trình quay của lớp TbFeCo đế mầu đạt

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

càng lớn, bước nhảy càng lớn do đóng góp từ độ lớp TbFeCo vào từ độ tông cộne
tăng lên.
—1
,
H =5 T
Từ trường

Hr1 < H « 5 T

Hr2< H< Hf1

-5 T «

H < Hr2

H = -5 T

> 1

Hình 2. Cấu hình minh họa sự định hướng cua mômen từ Fe(Co) trong các
lớp từ giao (mũi tên đen) và lớp từ mêni (mũi tên trăng) dưới tác dụng cua từ
trường ngoài thay đôi từ dương đên âm trong quá trình từ hóa ơ nhiệt độ thảp.
-

Khi từ trường tiếp tục giảm đên giá trị từ trường âm rât lớn, /J0H = -5 T,

các mômen từ trong vùng vách đômen có xu hướng định hướng theo hướng của từ
trường tác dụng, gọi là quả trình thu hẹp cua vách đô men.
Đáng chú ý ở đây là độ lớn của từ trường âm / / r2, tươna, ứng với quá trình
đảo từ trong lớp TbFeCo, càng nho khi chiều dày

rT bFeCo

càng lớn. Điều này có thê

được lý giải khi xem xét đến độ dài tương tác trao đôi săt từ (/ex = 30 nm). Mầu có
độ dày

/ibF eC o

= 12 nm, tương tác trao đôi săt từ mạnh có hiệu lực trên toàn bộ mầu.

Trong trường hợp này, từ độ của lớp từ giảo bị giừ theo hướng phan song song
với phương từ trường ngoài bởi năng lượng tương tác trao đôi mạnh hơn so với

7


trường hợp mẫu

ÍTbFeCo “

24 nm và 36 nm. Do vậy,

^TbFeCo

càng nhỏ, từ trường âm

tác dụng phải càng lớn để thắng tương tác trao đối 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, /jbFeCo = 24
nm và 36 nm, trên đường cong từ hóa ta
vẫn quan sát thấy sự xuất hiện của hai
bước chuyên pha cám từ như đã được
quan sát ở nhiệt độ 5 K (hình 1). Trong
khi đó, với lớp TbFeCo mỏng, /ibi-cCo 12 nm, ta thấy 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
m0H(T)

hóa diễn ra theo trật tự như đã được mô

H ìn h 3. Đ ư ờ n g com> từ độ ti đổi s o n g s o n g

tả ở trên hình 2. Trong trường hợp lớp

( M XI} t) lui 100 K cua m ẫu T bF eC o Fe vói

từ giáo mỏng, cơ chê từ hóa với ba bước

l/hi-.'Co = 12, 24 và 36 ìvn.

đao từ đã được đề xuất trên hình 4.
Trước khi mô tả quá trình từ hóa ba bước chuyên cho trường hợp /VbFeCo = 1nm, tức là lý giải nguyên nhân cơ bản dân đên sự khác nhau cua quá trình

đao từ ó'

nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao trên mẫu này. c ầ n phai nhắc lại ràne quá trình từ hóa
là kết quả của sự cạnh tranh giừa các loại năng lượng và bước đáo từ thứ nhất được
gây ra bởi sự chiếm ưu thế của nãng lượng tương tác trao đôi. Tuy nhiên, quá trình
đảo từ diễn ra trước tiên trong lớp nào sẽ tùy thuộc vào tính chât từ nội tại của 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 trình từ hóa có thê thay đôi theo nhiệt độ. Khác với
trường họp quan sát thấy ở nhiệt độ thấp đã được trình bày ở trên (dị hướng từ cua
lớp từ giảo TbFeCo lớn hơn nhiều so với lớp từ mềm), ở nhiệt độ cao, dị hướng 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
< H ịi) so với lớp Fe (từ độ lớn nên lóp này vẫn bị ghim bởi năng lượng Zeeman
của từ trường ngoài). Quá trình từ hóa trong trường hợp này có thể mô ta như sau:
- Tại từ trường dương lớn {/JoH = 5 T), năng lượng Zeeman chiêm ưu thê,
mẫu ở trạng thái bão vách đômen DW xuất hiện.
- Khi từ trường giảm, /Joỉỉr\ < /Ẩ0H < 5 T, quá trình nơ rộng vách đômen.
- Khi từ trường tiếp tục giảm {/Ẩ0H ĩ2 < fi0H < /v0/ / r|), năng lượng tương tác
trao đôi vượt trội so với năng lượng Zeeman. Sự đáo từ diễn ra trước tiên trong lóp
TbFeCo đê định hướng mômen từ Fe(Co) song song trong toàn bộ mẫu. Vì dấu cua
từ độ tông cộng bị chi phôi bởi lớp Fe nên kết thúc bước này, từ độ không đôi dâu.
H= 5 T
Tử t r ơ ò n g ---------- c>

H„ < H «
------

5 T

H,J < H < H„

H,, < H < H .

-5 T «

H< H

H g -5 T

TbFeCo
đòmen
5

‘đômen
. s

1 1

■

^

r g

■

Hình 4. Câu hình mình họa sự định hướng cua mô men từ Fe(Co) trong các lớp từ
giao (mũi tên đen) và ỉởp từ mèm (mũi tên trăng) dưới tác dụng cua từ trường
ngoài thay đôi từ dương đến ảm trong; quá trình từ hóa ơ nhiệt độ cao.
- Bước chuyên pha thứ hai được quan sát khi từ trường đôi chiêu, u j / r5 <
fj0H < ju0H ri. Ớ đây, quá trình đảo từ diễn ra đồng thời trong cả lớp Fe và TbFeCo,
trạng thái song song của mômen từ Fe(Co) vân được duy trì bởi tương tác trao đôi.
Bước chuyên này không làm thay đôi độ lớn của từ độ mà chi thav đôi dâu cua 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.
- Cuôi cùng là quá trình thu hẹp của vách đômen 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 trên hình 5. Trong từ trường thấp, từ giao
9


cao Ảịị = 2 0 0 x 10"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, Ả/ị — 40x10~6 và 60x10~6 tương ứng
với màng có độ dày t-TbĩeCo - 24 và 36
nm. Nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau
này là do sự khác nhau của quá trình từ
hóa. Như đã biểt, trong các màng từ giảo
đa lớp này, từ giảo tông cộng được gây
ra chủ yêu bởi sự đào từ trong lớp
TbFeCo. Với màng có lớp từ giao dày,
cơ chế từ hóa với hai hước đao từ tuân
theo mô hình minh họa trong hình 2 , và
do đó, tại từ trường thấp chí xay ra đao

^H(T)

từ của lcrp từ mêm Fe với đóng góp rât

Hình 5. Đường cong từ giao cua các

nhỏ vào từ giảo tông cộng. Trong khi

màng đa ỉớp TbFeCo/Fe với trbFeCn

đó, với lớp từ giảo mong, quá trình từ

ì 2. 24 và 36 nm.

hóa ở nhiệt độ cao bao gôm ba bước đao

từ như đã được minh họa trên hình 4. Trong trường hợp này, tronu vùng từ trường
thấp, quá trình đảo từ diền ra đồng thời trong ca lớp từ mềm 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 tât cả đường cong thực nghiệm cua các
mẫu. Điều này có thể liên quan đến sự xuất hiện cua vách đômen, trong đó mômen
từ định hướng lệch khỏi phương từ trường tác dụng, do đó, đóng góp âm vào từ
giảo tổng cộng [10]. Phần đóng góp này thậm chí còn lớn hơn ca phần đóng góp
của từ giảo dương của lớp từ mềm, khiến cho từ giao song song mang dấu âm như
được quan sát thấy trên mẫu fibFeCo = 24 nm. Khi từ trường tiếp tục tăng lên, từ

giảo bắt đầu tăng lên đổi với mẫu t-ỵb F e C o = 36 nm. Điều này được giải thích do lớp
từ giảo TbFeCo bắt đầu đảo từ, định hướng theo phương từ trường tác dụng và
10

mâu 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)i_x có nồng độ Y thay đổi: X = 0; 0,1 và 0,2.
Đường cong từ hóa đo trên các màng từ giảo đa lớp Terfecohan/YFeCo với
thành phân Y thay đôi từ X = 0 đến 0,2 đo tại nhiệt độ 5 K và 100 K được chí ra

trên hình 6 . Khi quét từ trường từ 5 T đến -5 T, trên đường cong từ hóa, ta cùng
quan sát thây sự xuât hiện của chuyên 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
chuyến với quá trình đảo từ xảy ra trước tiên trone; lớp từ mềm và tại nhiệt độ cao,
T = 100 K, đường cong từ hóa 3 bước chuyên với quá trình đảo từ xay ra trước tiên
trong lớp từ giảo. Hiện tượng quan sát được có thê được giái thích dựa trên sự cạnh
tranh giữa các loại năng lượng trong quá trình từ hóa như 2 mô hình được đua ra
trên hình 2 và 4 ở trên,

Điều đáng chú ý ở đây là sự xuất 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 ca khi từ trường ngoài chưa đôi dâu. Điêu này có
thế được quan sát rõ hơn trên đường cong từ hóa riêng phân trên hình 7. Nhìn vào
hình này ta thấy sự dịch chuyến đường cong đi một khoang có độ lớn bàng H {
được gọi là từ trường “exchange bias”. Hiện tượng này thường được quan sát thấy
trên các hệ màng đa lớp sắt từ/phan sắt từ [14]. ơ đây, quá trinh đao từ cua đường
cong từ trễ riêng phần xảy ra trước tiên trong lớp YFeCo do đó, độ 1'ộne cua đườnạ
cong này sẽ liên quan đến độ lớn của lực kháng từ cua riêng lớp này. Hị giam 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 giái thích là do sự phụ thuộc của các thông sô
từ độ, hằng sổ tương tác trao đồi và dị hướng từ của cả lớp từ giảo và từ mêm. Mô

hình lý thuyết đơn giản nhất đế lý giải cho đề xuất trên là gia thiẻt tât ca vách

đômen được định xứ trong lớp từ mem YFeCo. Khi đó, năng lượng vách đômen
được biểu diễn như sau [15]:
cj ( H) = M ỵĩeCot YFeCo^E
11


Dưới tác dụng của từ trường ngoài, năng lượng vách khi đó là:
ơ {tì)

=

7ỉyj 2A(2MH + K )

Từ biêu thức trên ta có thê dễ dàng suy ra hằng số tương tác trao đối là tỉ lệ với
bình phương của từ độ theo công thức:
X

m

l2=

H e(T2)J

2 M yFtC„(T2) H r ị T , H K T, )

Nhìn vào biếu thức trên ta có thế thấy ràng khi nhiệt độ tăng, H\: 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.

|10H (T)

(10H (T)

Hình 6. Đ ường cong từ trễ v à quả trình từ hóa ơ nhiệt độ 5 K (trái) và 100 K
(phải)

của

các m àng Terfecohan/Yx(FeCo) 1 _X: (a)

12

X =

0,

(b) X

= 0.1 và (c)

X

= 0.2.


(T)

>■ H (T)

Hình 7. Đường cong từ hóa riêng phân được đo băng cách quét từ trường từ 5 T
đến -0.4 T (chấm tròn đen) và đường cong từ hóa toàn phần (chắm tròn trắng) tại
nhiệt độ 5 K (a) và 100 K (b) cua màng TbFeCo/Yn2
Hình 8. Đ ường cong từ giao đo tại nhiệt độ phòng trên các màng đa lớp
TbFeCo/Yx(FeCo), x : (a)

X

= 0, (b)

X

= 0.1 and (c)

X

= 0.2.

Đường cong từ giảo của các màng đa lớp nghiên cứu được chi ra trên hình 8 .
Trên tất cả các mẫu, ta đều quan sát thấy sự tăng đột ngột của từ giáo trong vùng từ

13


trường thấp và giảm chậm khi ở trong vùng từ trường cao. Hiện tượng giảm 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 cua vách
đômen. Trong vùng từ trường thẩp, sự tăng đột ngột từ giảo có thê được giải thích

do sự quay đông thời của cả lớp từ giảo và từ mêm như được mô tả trong mô hình
được đưa ra trên hình 4.
Giải thích chi tiêt cho các kêt quả thu được trên hệ này đã được mô tả chi
tiết trong bài báo phụ lục 2 .
2.5. Kết luận

Đẻ tài đã nghiên cứu và mô ta một cách hiện tượng luận quá trinh từ hóa, từ
giảo, cơ chê lực kháng từ dương và sự hình thành vách đômen tại vùng giáp ranh
trong các màng đa lớp có câu trúc đàn hôi từ Terfecohan/YFeCo. Các tính toán lý
thuyêt được đê xuât cho sự phù hợp khá tôt với các kêt qua thực nghiệm quan sát
được. Với sự phù hợp đó, có thế khăng định ràng quá trình từ hóa với sự xuất hiện
của các chuyên pha cảm từ trên các đường cong từ hóa khác nhau phụ thuộc vào
không chí nhiệt độ mà còn độ dày cua lớp từ giao. Vê thực chât, đó là do sụ cạnh
tranh của các loại năne, lượna trong quá trình từ hóa. Với thê mạnh riêng cua mình
(từ giảo tỉ lệ bình phương với từ độ), các chuyến pha cám trườna, còn được thẻ hiện
rõ ràng hơn trẽn các đường cons, từ giao. Từ đây, các đặc trung từ eiao với từ eiao
cao trong vùng từ trườnR thấp và từ giao giam trone vùng từ trường cao đâ được
giải thích theo các mô hình từ hóa được đê xuất. Đặc biệt, đóne £Óp âm cua các
vách đômen hình thành ơ vùng giáp ranh của các lớp vật liệu từ ạiao và từ mềm lần
đầu tiên đã được chỉ ra. Sự xuất hiện hiện tượng “exchange-bias” là một hiện
tượng vật lý rất mới, lần đầu tiên được quan sát trên hệ màng từ giáo đa lớp này.
Đe tài đã hoàn thành theo đúng tiến độ và thời gian đề ra. San phẩm giao
nộp là 02 công trình khoa học được đăng tai trên các tạp chí khoa học quốc tế có

uy tín trên thế giới.

14


2.6. Tài liệu tham khảo

[1]. A. Ludwig and E. Quandt, J. Appl. Phys. 87 (2000) 4691
[2]. N.H Due, in: Handbook o f 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 Compel
2006 .
[6 ].

E. Quandt and A. Ludwig, J. Appl. Phys. 85 (1999) 6232.

[7],

F. Montaigne, s. Mangin, and Y. Henry, Phys. Rev. B 67 (2003) 144412.

[8 ]. M. Sawicki, G. J. Bowden, p. A. J. de Groot, B. D. Rainford and J.-M. L.
Beaujour, Phvs. 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.
[10].D. Givord, J. Betz, K. Mackay, J.c. Toussaint,

J. Voiron, and S.D.

Wiichner, J. Magn. Magn. Mater. 159 (2004) 71.
[1 1].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. Lett. 87 (2001) 186808.
[13].F. Montaigne, s. Mangin, and Y. Henry, Phys. Rev. B 67 (2003) 144412.
[14].E.E. Fullerton, J.s. Jiang, S.D. Bader, J. Magn. Magn. Mater. 200 (1999)
392.
[15].F.

Canet, c . Bellouard, s. Mangin, c . Chatelain, c . Senet, R. Siebrecht,

V. Leiner and M. Piécuch, Eur. Phys. J. B. 34 (2003) 381


j

0 A I * --Ọ C Q U Ố C G I A H À N Ộ I
T ffU f'j.S T A M T H G N G t i n t h ư v i ê n

m


Ill JOINT EUROPEAN MAC

San Sebastian, 26-3(

je m io fr
new C O N F E R E N C E PHO TOS

is'**<«*“
NEWS

Program

G e n e s is
First A n n o u n c e m e n t
T o p ics

Committee
Important Dales
Paper Submission
Sym posia
Plenary & Sem i-Plenary Talks

Presentation Types
Registration
C o n f e r e n c e Dinner
Hotel a n d Travel Info
Additional a c c o m rrÌ o d a rio n

Use for inform ation
Student Support
Future C o n f e r e n c e s
Links
Sp o n so rs
R e view e rs A r e a
Exhibition

G A I/
Asociación Cluster de Telecomu

1/ 26/2007

t Emopean Ivkgnetic Symposia

III JOINT EUROPEAN MAGNETIC SYMPOSIA

San Sebastian, 26-30 June, 2006

FIRST ANNOUNCEMENT
■d J o i n t l E u r a p e c n M a g n e t i c

s y m p jJ i'q .

J E M S , V'jill b e h e l d in S a n S e b a s t i a n [ S p a i n i f r o m J u n e 'Z6 t h r o u g h J u n e 30,

2006.

n t B j r a p e a n d iv tic t-'ie tio syrffD osicj, -JEtVti, a r e t h e u n i f i c a t i o n o f t h e t in o m o s t i r n p c * i c » i t c o n f e r e n c e ; Of‘1 I ' v t i g n e t i s m r e g u l a r !
!, n a m e l y EiVivV\ ( E u r o p e a n i V t i q n e t i c í v b t e r i a l ĩ a n d A p p l i c a t i o n s ) e n d iVfi 1V 1i M a g n e t i c R e c o r d i n g Ỉ V a t e r i a t ĩ ) . T h e C o n f e r e r
c r t h e r r a c j n e t i s m c o r r r r u n i t y t o d i s c u s s n e w o o n c e p t i , p n c p e r l i e i a n d d e v e l o p m e n t s in cl I b r a n c h e s of f u n d a m e n t a l a n d
c c o n m a g n e t i c m a t e r i a l s a n d tt'ie it'c fD p lic cfticcis.

lin q s: T h e P r o c e e d i n g s o f tt'ie S y m p o s i a will b e p u b l i s h e d CIĨ a s p e c i a l i ĩ ĩ u e c t t h e J b i f f n c t l c f ỉ i A ũ Q n & t h m ơ n d
n f e r e n c e i o n l y o n e p c p e r p e r r e g i s t e r e d p c r t i c i p c m t '/"ill b e p u b l i ỉ h s d .

e f c A'li/i*

d l i n e f a r t h e s u b m i s s i o n o f m a n u s c r i p t : - iĩ April 311 th , 2 CO6 . D e t a i l e d i n f a r n c i t i c r i r e g a r d i n g t h e p r e p a r a t i o n o f m a n u s c r i p t s
f e r e n c e V 'f i b ỉ i t e .

av.sc e hu.es/JEM S06/Íustarawuncerne nt.htm

1Ỉ2ỖỈ20Ơ


P L E N A R Y S E S S IO N
C h a ir: L. S c h u ltz

P. F o n tc u b e rta

D

P O S T E R S S E S S IO N III
(w ith c o ffe e )

Gp, Np, Op2, Pp2, Ap2, Ep, Kp2, Cp
C h a ir: R. V a le n z u e la , p. G o rria

S Y M P O S IA
A rtific ia lly n a n o stru ct.

S p in e le c tro n ic s

0

M a g n e to s tr ic

S o ft m a g n e tic m a te ria ls

So3

Ao2

Ro3

No

C h a ir: J. T e ja d a , D. F e rra n d

C h air: R. C o w b u rn , L. S c h u ltz

C h air: M o h ri, M. V a z q u e z

C h a ir:

5

T. J u n g w i r t h (In v ite d )

M. G a rc ía del M u ro
E

0
5

A. S la v in

0

V. G a rc ía

5

M. V ir e t

L. K. V a rg a (In v ite d )

F e r n a n d e z -P in e l

J. N o g u é s ( I n v it e d )

c.

J. G u tie rre z
M. P õ ts c h k e

I. L u ca s

E. H ris to fo ru

E. S h a ly q u in a
u. Q u e its c h

G o m ez-Po l

D. M a k h n o v sk iy (In v ite d )

J. T e ille t


ju t

el

awwusffl
sr*z
j y \ maíulaĩc

Journal o f Magnetism and Magnetic Materials 00 (2007) 0 00-0 00

w w v clscvicr com/locatc/jmmm

M agnetization and m agnetostriction process in spring-m agnet T bFeC o/Fe
m ultilayers with variable T bFeC o 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 Nano Magnetic Materials and Dưvicưs, Faculty o f Etìgmcưt mg Physics and Xatĩo/echiìolog} L 'oílưgư uj ÍƯL hnologi . 1ictitum Xatioiial
U n i v e r s ity , H a n o i. B i n d in g E i . 14-1 X u a n T h in K oulI C a n G ia y . H a n o i.
‘'G r o u p e d e P h y s iq u e c k 's M a lứ iia ìix . L.'M R C X R S 6 0 3 -f, Lm v e r s f i c t/c R o u e n

Else* ier use only: Received date here, revised date :

7 6 S ỈÌI S ĩ E n e m i e ÍỈĨI R o u r n n . F l u m e

Liccẹpiẹd date here

Abstract
D iff eren t n a tu re s o f th e m a g n e t i z a t i o n r e v e r s a l are s tu d i e d by m e a n s o f the m a e n e t i z a t i o n a n d m a g n e t o s t r i c t i o n m e a s u r e m e n t s to r the
m a g n e to s tr ic t iv c "s p rin g m a g n e t 1’ m u l t i l a y e r s o l ' T b F e C o / F e w il h a fixed l-’e la y e r th i c k n e s s o f 10 mil a n d v a r i a b l e I b F e t ' o l a \ e r lh ic kne s> o f 12
mil. 16 n m a n d 20 n m

III s u c h m u l t i l a y e r e d s \ s t e m s , tile m a g n e t i z a t i o n re v e rs a l o c c u r s at d if f e r e n t c o e r c i v e fie ld s fo r e ac h l a \ e r re la te d to the

fo m iati on o f th e d o m a i n w a ll at i n te r f a c e s . Tile r e s u lts sh ow that at k m te m p e r a t u r e s , tile tra n s itio n from th e f e r r o m a g n e t i c s atu r atio n suite
(with d o m a i n w a lls ) to the f e r r i m a g n e t i c t r a n s i e n t s a tu r a t io n s ta te (w i t h o u t d o m a i n s w a l l ) ta k e s p l a c e t n th e r e v e rs a l ol th e m a g n e t i c m o m e n t s
in tile h ig h m a g n e t i z a t i o n F e la ye rs . T h i s p r o c e s s is g o v e r n e d b> the la rg e m a g n e t i c a m s u t r o p s o f the I b F e C o l a s e r. I n c r e a s i n g the t e m p e r a t u r e ,
that an is otro pv d e c r e a s e s a n d tile tr a n s i t i o n r e s u lts Ir om th e re v e rs al o f m a g n e t i c m o m e n t s ill the s m a l l m a g n e t i z a t i o n r b F e C o layerb. I lie
form at ion o f the d o m a i n w all at th e i n t e r f a c e s is cle ar ly e \ id c n c c d b \ th e n e g a t i v e c o n t r i b u t i o n to the p a ra ll e l m a g n e t o s t r i c t i o n .
© 2007 E l s e v ie r B V A ll ri g h t s r e s e r v e d
PAL'S: 75 60 Ej. 75 60 Ch. 75 70 -1. 75 80 +(.}
K eyw ords: Spring magnet multilayer . Magnetostriction

Magnetization process , Domain wall.

1. Introduction
The combination o f rare earth - transition metal (R E-TM )
alloys and transition metals in spring magnet RE-TM /TM
multilayers opened a new approach for developing Iow-field
giant
magnetostriction
[1.2].
These
conventional
magnetostrictive spring magnet type multilayers (C M S M M )
were recently developed in the novel magnetostrictive
multilayers - named as d is c o n t in u o u s magnetostrictive spring
magnet type multilayers (D M S M M ). in which the soft FeColayer is structurally heterogeneous in nanostructured state.
Indeed,
an
excellent
magnetic
softness
with

the
magnetostriction (/I) o f the order o f 10" and magnetostrictive
susceptibility (X\) o f about 10'
T 1 was reported for
Tb(Fe0 55Co0 45)i 5/(YFeCo) (named as Terfecohan/YFeCo)
DMSMM [3,4]. In such ferrim agnetic multilayered systems,
magnetization and magnetic anisotropy differ from one layer

* Corresponding author Tel

33-02 35 14 63 11: fax 33-02 35 14 69 09

E -m a il a d d ress: J a c q u e s teillet'iT univ-rouen tr

to the next, so the magnetization reversal occurs at different
coercive fields for each layer. When the reversal takes place in
a given layer but not ill the adjacent one. a so-called extended
domain wall (ED W ) will be formed at the interfaces and
results
in a negative
contribution
to
the
parallel
magnetostriction [5]. In general, the high-field saturation state
( HFS stale) is usually related to the existence o f the interfacial
EDW. This EDW is destroyed in middle field. Finallv. a
temporary saturation state (TS state) without DW exists at low
fields. The details o f these phenomena, however, depend not
only on the intrinsic properties o f the soft layers but also on

the net magnetic mom ent o f the system. In a special condition,
one observes also the so-called negative coercivity. at which
the reversal causes a negative magnetization when the applied
field is still positive [6,7].
This paper deals with the influence o f the individual
T b F e C o -la \e r thickness on the magnetic and maanetostrictive
properties in sputtered T b (F e0 55CO0 4 5 ) 1 5 Fe multilayers with a


2

D.T. Huong Giang el.al. Journal o f Magnetism and Magnetic Materials

n H (T )

M ,H

Fie 1 Parallel magnetization loops o f TbFeC o (!

2. Results and discussion
The magnetization loops were measured usino a SỌL ID
from the helium liquid to room temperature in fields up to 5 T.
Shown in Fig. I are the parallel magnetization curves
measured at 5. 100 and 300 K for the as-deposited samples.
For single layer films, investigations reveal that the Fe
magnetization can take the alm ost tem perature independent
value of A/fe = 1700 kA 111. whereas the Terfecohan
magnetization (A/m ) decreases from 1100 to 250 kA in when
eoins from 5 K to 300 K. For multilayers, however, it turns
out from the Mõssbauer measurem ents that the magnetization

of both individual is almost tem perature independent, i e Me,.
17 00

k A 'm

and

.U tfc

=

1100

kA m)

[8 ].

T h is

ca n

be

confirmed b> analyzing the magnetization data in the TS state
( A/yS) :

I/

1 +/

(1

where / indicates the thickness. For the HFS state, however,
the net magnetization (.'/ hfs I depends also on the dim ension of
the EDW:

\tl,

0011-00(1

11 H ( T )

I Fe (10 nin I m u l t i e r s at JilTerem temperature1,

fixed Fe layer thickness o f 10 nm and the TbFeCo laser
thickness varying from /-IK =12 nm. 16 nm and 20 nm (named
as M 12, M 16 and M 20, respectively I.

=

(T|

on (2007)

A/ +ổ M 1V

(2)

t; +t
where I is the rem ainder o f thickness in the ferromagnetic Fe

and Terfecohan core and Ỏ is thickness o f the D \v .
By
analyzing the HFS magnetization data, one can obtain
information for Ỏ. This problem, however, will be treated
elsewhere. Presently, we are interested in the nature o f the
magnetization reversal only.

Let us start b\ considering the 5 k magnetization loops
[Fin. Mai). Note that. \12CI is an almost mamieticalK
compensated s\stem . but the M12 and M16 are the Fe
m acneticaih dominating samples. Thus, the Fe maiinetizatinn
is stroncl} sensitive to the applied field direction [n these
experiments, however, start! n t* to decrease the applied
m a g n e t i c field f r o m the HI s state, one observes first the
reversal o f the magnetic moment in the Fe la\ers. I his is due
to the fact that although the I'erfecohan liners have smaller
net magnetization (with respect to that o f Fe lasers), their
stroll ạ
magnetic
anisotrop\
continues
to
pin
their
magnetization against the magnetic field direction. At 5 k . for
all i n \ estimated s> stems, the rotation o f the Fe magnetization
starts in positive fields, almost compensated with TbFeCo
magnetization in zero fields and the Fe magnetization rotation
process is completed in negative fields (in particular for M l 2
and M I 6 samples). In addition, this rotation process l i e

destrovina the E DW ) starts in the higher field for the sample
u ith thinner T bFeCo thickness.
At 100 K.. the reversal o f the Fe magnetization in positi\e
fields remains for the M16 and M2Ũ samples onlv [Fiii.] ibi]
For the M l 2. due to the reduction o f the TbFeCo magnetic
anisotropy, the TbKeCo magnetization can not pin atiainst the
field direction anymore but it reverses in positive fields (Fiii.
lib) in the top). Finally, at room temperature, the magnetic
anisotrop\ of the am orphous T bF eC o phase can be neelected.
the Zeeman eneru\ is dominating and the magnetization
reversal takes place firstlv in the smaller magnetization
TbFeCo layers as expected [Fie. I I Cl], The magnetization
anomalies e\id e n c e d for this transition are. however, rather
weak. It will be discussed below.
Magnetostriction was measured usins an optical deflection
method [8 ]. The figure 2 presents room temperature parallel
and perpendicular magnetostriction for the investigated
samples. Note that, while the parallel magnetostriction curves


D T Huong Clang el a! Journal o f Magnetism and Magnetic MaU'nali Dll

u H (T)

IIHI) 000

Kh
u H (T)

Fie 2 Room temperature parallel (Ã ) and perpendicular {/._) masneu'slriclion of Tbl-'eCo IÍ| 1L l/Fe 111) lim I mulvila\crs

n H (T)

^H(T)

II H (T)

Fig 3 Room temperature magnetostriction coefficient (/. ■'I ol"I hl\.'l'u I/: I, H r ( HI nm ) m ullilas crs

show bia anomalies, e g
negative contributions, the
perpendicular magnetostriction exhibits almost ordinary
behavior with a rather weak positive curvature in hieh fields.
This is a good evidence for the formation o f the EDW. which
is weakly indicated from the room temperature magnetization
curves. Indeed, the formation o f the Bloch type-DW results ill
a disorder o f the magnetic m om ents at the interfaces along
which is measured the parallel magnetostriction. This causes a
decrease o f the parallel magnetostriction, but preserves the
perpendicular magnetostriction [5], The magnetostriction
coefficient X1'2 = Ằ - Ằ is presented in Fig. 3. This
presentation allows a good comparison not only for the
magnitude o f the domain wall magnetostriction, hut also its
contribution with respect to tile total magnetostriction. F in alh .
considering the maxim um in the parallel magnetostriction
curves as the starting point o f the formation o f F.DW. one can
say that the critical field for this transition decreases as
TbFeCo thickness increases. It is in good agreem ent with the
observation mentioned for the 5 K magnetization data.

In summary, different natures o f the magnetization reversal
are clarified for the maiinetostrictive "spring magnet"
multilayers o f T b FeCo/Fe with a variable TbFeCo layer
thickness. At low temperatures, the transition from the
ferromagnetic HFS state (with the existence o f the EDW ) to
the ferrimagnetic TS state (without the existence of EDW)
takes place by the reversal o f the magnetic moments ill the
high magnetization Fe layers. This is due to the large magnetic
anisotropy o f the TbFeCo. With the increase of temperature,
the TbFeCo anisotropy decreases and the transition takes place

b\ the reversal o f mamietic moments in the T b F e t'o lavcrs
with smaller magnetization. The formation o f the domain wall
at the interfaces is evidenced b\ the negative contribution to
the parallel magnetostriction.

A cknowledgements
This work was supported b\ the Colleae o f T ech no loii).
Vietnam National U niversin under the project Q ( '.06.22. the
Programme International de Cooperation Scientifique (PICS)
o f France and the 1XTEREG Ilia european research prouram
n. 198.

References
[1]
[2]

E Quandt. A Ludwig. J Betz, K Mackay. D Givord. I Appl Pins 81
( 1 9 9 7 ) 542u
N H Due J Magn Magn Mater.. 242-245 (2002)141 I

[3]

D.T Huong Giang. N H Due. V N Thuc. L V V II and N
Phvs Lett 8 5 ( 2 0 0 4 ) 1 5 6 5

Chau.

[4]

N H Due. D T Hiiona Giana. N Chau. J Masn. Maan Mater

Appl

290-291

12 0 0 5 ) 800
[5] E Quandt and A Ludwig. .I Appl P h \s 85 <1999) 6232
[6 1 G J Bowden J M L Beaujour. A A Zhukov. B D Rain ford P A I do
Grooi. R c c Ward and M R Wells. J Appl Phvs ^3 12 0 0 3 ) 8634
[7] N H Due. D T Huong Gians. N T Lam. invited paper presented at
IC Vi' 06. K\oio. Japan. August 2006. to be published in J Masn Maan
[8]

Mater
D T Huong Giarm. Thesis. University of Rouen. France 2005


Phụ lục 2

17


'T /If A

Internationaí iWorf{sitop on Spin
O c to ô e r 2 - 4

-

-

_T

2 0 0 6 in [N a n cy

,

; ụ

~

»“ ■ ?

/

~®-

w

-

r

i ÍA/
\C
I
V %*Jr
■*-

ị « |

~

} r i r n r *

.»"
-■■ ■*

A

Í,
»♦ . • .
: <

»

*

( C1

Call for Papers for a Special Issue of The European Physical Journal B
“ N e w T r e n d s in s p i n T r a n s f e r P h y s i c s ”

n w ith the In ternation al W o r k s h o p on S pin T ra n s fe r (IW S T ) to be held in N an cy. France on O c to b e r 2-4. 2006, w e invite
pin T ra n s fe r in m a g n e tic n a n o s tru c tu re s to su bm it original con trib u tio n s to a special issue o f T h e E u ro p e an P hysical Journal
lically th ree to ten journal p ag e s in length. S ince this issue is not a p ro c e e d in g issue, the p apers will be processed and refereei
h s ta n d a rd p ro c e d u re s o f the Journal. T h erefo re, co ntrib u tio n s from people w h o will not attend t h e w o rk s h o p are m ost V
will be an o p p o rtu n ity to c e le b rate the 10th ann iv ersary o f Spin Transfer effect p red ic tio n s by .I.e. Slonczevvski and L.
1 the o rig in o f sp in -w a v e ex cita tio n and reversal o f the m aiin e ti/a tio n by a p olarized current. A lth o u g h these basic phe
[y d e m o n s tra te d by 2000. there arc still m an)' o pen q u e stio n s regard ing the d e p e n d e n c e on m aterials and s am p le g e o m etrie s
m a g n e tiz a tio n d riv en by spin torque. A th o ro u g h u n d c rsta n d in u o f the fundam ental m e c h a n is m s open fascinating novel pe
rage and sp in tro n ic d e v ic e s since the mamiL'tization state can be m anipulated directly by a flow ing p olarized current. The
is to g a th e r and surv ey recent and original d e v e lo p m e n ts , both experim ental and theoretical, w h ic h bring new insights into I

tors:
1. H itachi G S I . Sail Jo se R esearch C enter, I SA
ngin, U niversitc Henri Poincarc. N ancy. France

o u u in . I Inivcrsitc Paris Slid. ( )rsay. 1'ranee
o so n a. lin iv c rs itc Paris Slid. O rsay , France

m .u -n an ev .fr/iu S t2 ()()6 'h tm l I-PJB .htm