Een team van wetenschappers van Immanuel Kant Baltic Federal University, samen met hun collega's uit Rusland, Japan, en Australië, hebben de invloed bestudeerd van inhomogene magnetische velden die worden toegepast tijdens het fabricageproces van dunnefilmstructuren gemaakt van nikkel-ijzer en iridium-mangaanlegeringen. Deze systemen kunnen worden gebruikt in verschillende typen magneetveldsensoren. De resultaten worden gepubliceerd in de Journal of Magnetism and Magnetic Materials .

Magnetische materialen zijn onderverdeeld in verschillende typen, afhankelijk van hun reactie op een extern magnetisch veld. Bijvoorbeeld, diamagnetische materialen worden gemagnetiseerd in de tegenovergestelde richting van het externe veld, terwijl paramagnetische degenen het magnetische moment met dezelfde richting als die van het veld verwerven. Twee andere klassen van magnetische materialen - ferromagnetisch en antiferromagnetisch - zijn verschillend, omdat ze magnetische eigenschappen kunnen behouden, zelfs in de afwezigheid van een extern veld. Ferromagnetische materialen hebben een resterend magnetisch moment en kunnen worden gebruikt als permanente magneten, terwijl het magnetische moment van antiferromagnetische materialen gelijk is aan nul bij afwezigheid van een magnetisch veld als gevolg van magnetische momenten van subroosters die tegengestelde richtingen hebben en elkaar opheffen.

Een typisch fenomeen voor de ferromagnetische materialen is een magnetische hysterese, d.w.z. een verandering in de intrinsieke magnetische veldsterkte van een ferromagneet bij toename of afname van een externe magnetische veldsterkte. Een hysteresislus van een ferromagnetisch materiaal is meestal symmetrisch over het oorsprongspunt. Echter, voor materialen die bestaan ​​uit twee dunne lagen (een anti- en een ferromagnetische) kan de hysteresislus over het oorsprongspunt worden verschoven. Dit fenomeen wordt de exchange bias genoemd, en wordt veroorzaakt door uitwisselingskoppeling tussen een ferromagnetisch materiaal met een antiferromagnetisch materiaal.

Natuurkundigen van IKBFU bestudeerden hoe het inhomogene magnetische veld, toegepast tijdens de fabricage van dunne films gemaakt van nikkel-ijzer (NiFe) en iridium-mangaan (IrMn), de eigenschappen ervan beïnvloeden. De monsters van dunne films werden gemaakt door middel van de magnetron sputtermethode. Bij deze technologie, een doelwit (een stuk metaal dat moet worden gesputterd) wordt gebombardeerd door de inerte atomen (bijvoorbeeld atomen van een edelgas).

"We hebben aangetoond dat de aanwezigheid van een inhomogeen magnetisch veld tijdens het fabricageproces van dunne-film-uitwisselingsgekoppelde structuren hun magnetisatie-omkeringsmechanisme verandert. Als homogene magnetische velden in dit proces worden gebruikt, het leidt tot de klassieke verschuiving van de hysteresislus. Veranderingen in de homogeniteit van het magnetische veld beïnvloeden zowel de waarde van de lusverschuiving als de vorm van de lus in de NiFe/IrMn-filmstructuur. We hebben aangetoond dat een stapsgewijze hysteresislus kan worden verkregen voor het monster dat is gemaakt in het gebied met de hoogste gradiënt van het magnetische veld. De regelmatigheden die we hebben ontdekt, zullen helpen de gevoeligheid van magnetische velddetectoren te vergroten, " zegt Valeria Rodionova, een co-auteur van het werk, kandidaat voor Fysisch-Wiskundige Wetenschappen, en het hoofd van het Laboratorium voor Nieuwe Magnetische Materialen van IKBFU.