从第一性原理理解非共线反铁磁性 IrMn$_3$ 表面及其交换偏置异质结
材料科学
2020-10-16 v1 计算物理
摘要
我们对 T1 非共线反铁磁性 L1-IrMn 表面以及 L1-IrMn/Fe 异质结的热力学稳定性、结构参数和磁性质进行了完整而系统的第一性原理研究。此外，我们研究了该异质结中的交换偏置效应，并描述了其先前未知的界面复杂磁耦合。我们考虑了四种原子构型和四种磁排列，发现表面和异质结各有两个稳定终止，与实验 HR-TEM 数据吻合良好。采用比较方法分析异质结的交换偏置性质，我们发现 Mn-Fe 相互作用的数量与交换偏置强度相关。这一发现可通过控制层的终止来设计新型交换偏置方法。最后，我们能够逐原子准确地描述界面磁耦合，并发现界面处的反铁磁序与异质结稳定性之间的关系。我们的分析为非共线/共线异质结中交换偏置的出现提供了一种可能机制，并且与 IrMn/Fe 体系的实验滞回测量吻合良好。
引用
@article{arxiv.2010.07371,
title = {Understanding the non-collinear antiferromagnetic IrMn$_3$ surfaces and their exchange-biased heterostructures from first principles},
author = {Daniel Maldonado-Lopez and Noboru Takeuchi and Jonathan Guerrero-Sanchez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.07371},
year = {2020}
}
备注
31 pages for manustript, 6 pages for supplementary material, 11 figures in total