Эффект обменного смещения в антиферромагнетике, содержащем ферромагнитные кластеры

Abstract

Предложено объяснение появления обменного сдвига намагниченности в антиферромагнетике с ферромагнитными включениями при предварительном охлаждении системы в магнитном поле. Ферромагнитная (ФМ) подсистема, упорядоченная в поле при температуре Нееля, приводит к неоднородному состоянию антиферромагнитной (АФМ) матрицы с конечным средним эффективным полем на границе раздела ФМ/АФМ. Это поле приводит к обменному сдвигу зависимости M = M(H) при дальнейшем перемагничивании гетерогенной системы. Для описания предложенного сценария эффекта рассмотрена простая модель двумерной системы с круглыми включениями ФМ фазы. С помощью численного расчета и привлечения полученных ранее аналитических результатов найдены зависимости намагниченности от внешнего поля, которые качественно объясняют особенности обменного сдвига в экспериментально изученных гетерогенных системах.

Запропоновано пояснення появи обмінного зсуву намагніченості в антиферомагнетику з феромагнітними включеннями при попередньому охолодженні системи в магнітному полі. Феромагнітна (ФМ) підсистема, що впорядкована в полі при температурі Неєля, призводить до неоднорідного стану антиферомагнітної (АФМ) матриці з кінцевим середнім ефективним полем на границі розподілу ФМ/АФМ. Це поле призводить до обмінного зсуву залежності M = M(H) при подальшому перемагнічуванні гетерогенної системи. Для описування запропонованого сценарію ефекту розглянуто просту модель двовимірної системи з круглими включеннями ФМ фази. За допомогою чисельних розрахунків та залучення отриманих раніше аналітичних результатів знайдено залежності намагніченості від зовнішнього поля, які якісно пояснюють особливості обмінного зсуву в експериментально досліджених гетерогенних системах

Interpretation of exchange bias phenomenon manifestation in antiferromagnets with ferromagnet cluster inclusions after a cooling in external magnetic field was proposed. Ordered in this field AF subsystem activates inhomogeneous state of AFM matrix with finite effective average field at the FM/AFM interface. This field causes to exchange bias in M = M(H) dependence while the further remagnetization of the heterogeneous system. It was proposed the simple 2D model with the circular inclusions of FM phase for the description of the proposed scenario. Using the numerical calculations and the results of the previous analytical analysis the dependence of the magnetization on the external field was obtained. The results interpret qualitatively the peculiarities of the exchange bias phenomenon in the heterogeneous systems.