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近年来,在两相(软/硬)界面具有交换耦合作用的磁性复合体,逐渐成为制备高性能永磁材料的热点。本文用一个独立的微观模型详细研究了界面反铁磁交换耦合三层膜的退磁过程和磁滞回线。本文还以Nd2Fe14B/α-Fe为例,用一致转动和非一致转动两种模型就磁化反转中的成核问题作了重点讨论。具体结果如下:
1、界面反铁磁交换耦合三层膜的退磁过程由两个独立的过程组成,分别是软磁相反转和硬磁相反转,连接这两个过程的是一个中间的反平行状态。两个独立过程中的每一个都被分为三个步骤,即磁畴壁的成核、扩展和不可逆反转。计算得到两相(软/硬)的成核场公式。软磁相的成核场(第一成核场HN1)对界面反铁磁交换耦合系数J更敏感,相比之下磁层厚度对它的影响就不是那么大了。因此在大多数情况下,我们计算HN1可以用一个只与J相关的简化成核场公式。另一方面,在真实材料中,软磁相厚度Ls对硬磁相成核场(第二成核场HN2)并没有影响,所以我们也可以将HN2的计算公式进行简化。在第一个退磁过程中的成核场和钉扎场都是负的,并且都是随着J的减小(J绝对值的增加)而减小。与此同时,随着相图从刚性到交换耦合,成核场和钉扎场之间的差距逐渐减小。通过数值计算我们获得了从成核到钉扎过程中的角度分布、微观磁滞回线和宏观磁滞回线。结果表明,硬磁相在界面处的磁矩偏转不是单调的,而是在第一成核场处开始向着与软磁相磁矩旋转方向相反的方向旋转,然而在软磁相钉扎场处又跳转回原来的方向。硬磁相内的磁矩完成反转是在硬磁相钉扎场处,这时的外场比硬磁相的磁晶各向异性场Hhk还要大。界面反铁磁交换耦合磁滞回线的特点是当体系的Ls比较大时,矫顽力是负值,并且在磁滞回线的中心上会出现一个小的矩形。另外,第一个从成核到钉扎的退磁化过程缓慢,对应磁滞回线的方形度也较差,尤其是界面为强耦合时这种现象更明显。然而,第二个退磁化过程是非常快的,这就导致了成核和钉扎同时发生,相应的磁滞回线也是一个矩形。
2、成核是磁化反转过程中的一个重要部分。我们用一致转动和非一致转动两种模型研究了磁晶e轴垂直膜面的磁性多层膜的成核场。两种模型下的成核场都随着Ls的增加而减小,随着Lh的增加而增加。然而,只有当Lh小于其布洛赫宽度时才对非一致转动成核场HinN有明显的影响。但是Lh对一致转动成核场HcoN的影响却总是很明显。此外,当J增加时,HinN也会跟着增加,而HcoN却没多大变化。将两种成核模型的成核场比较发现HinN总是小于HcoN,这表明在磁性复合材料中主要的成核机制是非一致转动的。