Angular Dependence of Exchange Bias in NiFe/MnIr Bilayers

In this report, we calculated the angular dependence of exchange bias ($H_{ex}$) by using single domain model in exchange coupled ferromagnetic (F)/antiferromagnetic (AF) bilayers, which results with AF thickness ($t_{AF}$) were used for the analysis of measured ones in NiFe/MnIr bilayers. Angular dependence of $H_{ex}$ calculated at $t_{AF}$ > $t_c$ showed typical unidirectional behaviors, however, calculated one at $0.5t_c$ < $t_{AF}$ < $t_c$ showed peculiar angular behaviors by fixed AF spins at specified angle near ${\theta}_H=90^{\circ}$. Angular dependence of $H_{ex}$ measured in NiFe/MnIr (20 nm) bilayers showed typical unidirectional behaviors. However, measured one in NiFe/MnIr (4 nm) bilayers showed mixed behaviors including both of unidirectional and peculiar angular behaviors, which was explained by the grain size distribution of polycrystalline MnIr.

NiFe/MnIr 박막에서 교환 바이어스의 각도 의존성 연구

본 연구에서는 교환 결합력을 갖는 강자성/반강자성(AF) 박막에서 단자구 모델을 사용하여 교환 바이어스($H_{ex}$)의 각도 의존성을 계산하였으며, NiFe/MnIr 박막에서 측정한 결과와 비교 분석하였다. AF층 두께가 임계 두께 이상에서($t_{AF}$ > $t_c$) 계산한 $H_{ex}$의 각도 의존성은 전형적인 일방 이방성 특성을 보였으나, $0.5t_c$ < $t_{AF}$ < $t_c$에서는 $90^{\circ}$ 근처의 특정한 각도에서 AF 스핀의 고정에 의한 독특한 $H_{ex}$의 각도 의존성을 보였다. NiFe/MnIr(20 nm) 박막에서 측정한 $H_{ex}$의 각도 의존성은 전형적인 일방 이방성 특성을 보였으나, NiFe/MnIr(4 nm) 박막에서는 일방 이방성 특성과 AF 스핀의 고정에 의한 특성이 혼합된 결과를 보였으며, 이는 다결정 구조를 갖는 MnIr의 입도 분포 특성으로 설명되어짐을 알 수 있었다.