磁记忆效应及研究进展

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1、磁记忆效应及研究进展郭子政（华南农业大学理学院应用物理系，广州５１０６４２）摘要：迟滞回线及其蕴含的记忆效应是弹性材料和电磁材料共有的一个性质。这个性质对于理解迟滞起源以及材料的力学、电学和磁学性质有很大帮助，在存储器制造、高精度纳米定位等领域有着十分重要的应用。目前在这方面还缺乏系统的研究和总结。本文从自旋玻璃的概念出发，简述了磁记忆效应的基本概念和基本理论模型以及其和磁滞回线的关系。综述了记忆效应在磁性材料及其他领域的研究进展情况。关键词：记忆效应；磁滞回线；自旋玻璃中图分类号：ＴＱ５８１文献标识码：Ａ文章编号：１００９－５６２４－（２０１２）０３－０

2、０４０－０６早些时候，自旋玻璃的研究对象是一些含大量局１引言域磁矩的金属或合金，现在在锰氧化物体系也发磁性材料不同于其他材料的一个显著性质就现由自旋玻璃或团簇玻璃（Ｃｌｕｓｔｅｒｇｌａｓｓ）行为。是磁滞。实际上，磁滞是一种磁记忆效应。正向在这类系统中，磁矩之间存在着铁磁相互作用与磁化的某些效果被材料记住，从而对磁化产生影反铁磁相互作用的竞争。随着温度的降低，整个响。磁滞的根源是什么？一种说法是磁畴的存在。磁矩系统的取向状态经历一个较为复杂的过程，根据外斯的理论，磁滞就是磁畴保持（记忆）磁最终冻结为自旋玻璃态。自旋玻璃体系有很多重化方向或磁场方向的结果。正向

3、磁化的某些效果要性质，其中之一就是记忆效应（ｍｅｍｏｒｙ被材料记住，从而对磁化产生影响。磁记忆效应ｅｆｆｅｃｔ）。对记忆效应的研究，推动了磁滞、磁记忆研究工作的大量涌现开始于自旋玻璃（Ｓｐｉｎｇｌａｓｓ）效应起源、以及磁性起源的进一步思考。磁记忆概念的提出。１９７２年，著名物理学家安德森（Ｐ．效应的潜在应用也得到开发。本文首先介绍自旋Ｗ．Ａｎｄｅｒｓｏｎ）发表题为“局域理论和Ｃｕ－Ｍｎ问玻璃的概念、模型和主要性质，特别是其记忆效［１］题：自旋玻璃”的文章，第一次提出自旋玻璃的应的理论实验结果。然后介绍记忆效应在磁性材概念。玻璃是非晶体，称为无序系统。磁无序

4、系料及其他领域的研究进展情况。统就是自旋玻璃。严格地说，自旋玻璃是磁无序磁记忆效应备受关注的一个方面是对应力记系统的理论模型，是一种取向无序的自旋体系。忆的效应。这方面的研究已经在无损检测方面获得重要应用。限于篇幅，本文对此方面的内容将不涉及。收稿日期：２０１２－０４－３０基金项目：广东省高等学校人才引进专项资金项目和华南农业大学校长科学基金项目。２自旋玻璃作者简介：郭子政（１９６３－），男，吉林长春人，博士，华南农业大学教自旋玻璃态行为在很多物质中被发现，例如授，目前从事磁性材料的基础理论研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｈｚｚｇｕｏ＠１２６．ｃｏｍ。磁性金属合金、

5、高温超导体、磁性纳米粒子系统４０以及掺杂的磁性绝缘体和稀磁半导体。实验上，零场冷记忆效应在实验上采取如下磁性测量经典的自旋玻璃体是由磁性金属Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ与贵方法观测：首先将系统零场冷却到低温，然后在温金属熔合而成的稀磁合金。合金中的磁性原子浓度点Ｔｓ停止并且等待一段时间ｔｗ。然后系统被进度小于０．１％的稀磁合金，由于其中传导电子被磁一步冷却到更低温度。从低温处施加一个弱的探性原子所散射而形成低温下的近藤散射。浓度逐测磁场，然后均匀升温。通过这个方法在实验上渐增加时，由于ＲＫＫＹ相互作用，磁性原子间形观测到，等待的零场冷磁化曲线２和没有等待的参成空间振荡

6、衰减的铁磁和反铁磁相互作用。由于考曲线１在高温处和低温处都重合，只是在等待的磁性原子在合金中无规则分布，其相互作用也大温度点Ｔｓ附近偏离。小不均，所以被称为自旋玻璃。自旋玻璃的要点是无序的引入。研究表明记弱磁场下自旋玻璃的磁化率在相变点处呈现忆效应与无序有关。Ｐｉｅｒｃｅ等人研究了Ｃｏ／Ｐｔ多层尖锐的锯齿状，通常这一行为表明系统发生了磁膜系统的磁滞回线，发现宏观磁化强度每变化一相变，而比热容转变则相对较宽，与通常的二级相周后又回到始点。就是说，当输入信号回到上次变截然不同。将自旋玻璃在磁场中从高温顺磁态的极值点时，内部变量也返回到上次经历的值．他冷却至转变

7、温度之下时，其磁滞回线则沿着磁场的们把这种现象称为返回点记忆（ｒｅｔｕｒｎｐｏｉｎｔｍｅｍ－方向发生偏移，称为交换偏置。ｏｒｙ，ＲＰＭ）。Ｐｉｅｒｃｅ等人还发现，只有系统存在强此外，在低于转变温度时，自旋玻璃的磁弛无序时ＲＰＭ才出现，如果系统是弱无序的ＲＰＭ［４，５］豫十分缓慢，磁化强度与玻璃态的历史相关，其不存在。Ｐｉｅｒｃｅ等人还发现另一类互补点记忆中最著名的现象就是年龄效应（ａｇｉｎｇｅｆｆｅｃｔ）和记（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｐｏｉｎｔｍｅｍｏｒｙ，ＣＰＭ），互补点记忆效应。关于自旋玻璃的性质，读者可参考姚凯忆也称为共轭点记忆（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ

8、ｐｏｉｎｔｍｅｍｏｒｙ，［２］ＣＰＭ）。实验发现无序对ＣＰＭ有类似