Vi possono essere altre anisotropie più complesse delle due indicate sopra. Possono essere responsabili di fenomeni molto importanti

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Davide Grimaldi
6 anni fa
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1 Purtroppo (o fortunatamente) le cose non sono così semplici Ci sono (quasi sempre) delle anisotropie legate alle simmetrie del cristallo A (S z ) 2 S z può prendere i valori S, S +1,...,S 1,S La presenza di questo termine favorisce i valori S, S Anisotropia di asse facile A (S z ) 2 La presenza di questo termine favorisce il valore S z =0 Anisotropia di piano facile (lo spin preferisce stare nel piano XY) Vi possono essere altre anisotropie più complesse delle due indicate sopra. Possono essere responsabili di fenomeni molto importanti

3 Sulla superficie si ha una densità superficiale di polo magnetico (r) =M(r) n

8 Regione di transizione fra domini Parete di Bloch Parete di Néel

9 Nature 521, 340 (2015) Non-Joulian magnetostriction

10 Utile per registrazione magnetica

11 In many commercial applications of ferromagnets, the coercive force is important. The coercive force is defined as the magnetic feld H c which is required to reduce the magnetization in the material to zero. For some applications we want H c to be very small (soft magnetic materials), so that we can easily change the magnetization in the material; such materials for example are needed for transformer core materials. On the other hand, for other applications we need to have materials with a highly stable magnetization and hence a very high coercive force; such materials are used to build high field permanent magnets and are called hard magnetic materials. The magnitude of the coercive force varies over a very wide range - from much less than one gauss to values in excess of 10 4 Gauss.

12 The coercive force is often pictured on a hysteresis diagram which relates the magnetization M to the applied field H. Such a diagram is shown: curve OA gives the evolution of the original magnetization. Upon demagnetization, we reach M r the remanent magnetization which is present when the external field is reduced to zero. As the external field is applied in the opposite direction, the magnetization is further decreased and eventually vanishes at H c (the coercive force). The loop traced out by the magnetization M and applied field H cycle is called a hysteresis loop and the larger the coercive force, the larger is area enclosed in this loop. Very pure, single crystal, unstrained materials generally have narrow hysteresis loops while impure, small particle or amorphous magnetic materials tend to have wide hysteresis loops. Isteresi sempre legata alla metastabilità

14 FILM EPITASSIALI

16 Multilayers Magnetici FeAg, FeCu, CoW, FePt, FeCr, CoPt, CoCu, CoPd, NiCu, ecc. bilayer trilayer superlattice cambiano gli spessori, le superfici su cui crescono

17 AF Può esserci un accoppiamento fra film magnetici separati da un film non magnetico? Vedere slide 29 SI se il film non magnetico è un metallo

18 Le magnetizzazioni dei due film di Fe hanno un interazione mediata dagli elettroni di conduzione dell Ag Fe Ag r Fe Interazione / cos(2k F r) r 2 con r distanza fra i due FM decade lentamente ed oscilla in segno

19 J. Unguris, R. Celotta, D Pierce, Phys. Rev. Lett. 67, 140 (1991); J. Appl. Phys. 75, 6437 (1994)

20 SEMPA Scanning Electron Microscopy with Polarisation Analysis Immagine ottenuta per Fe overlayer Immagine ottenuta per Fe whisker L alternarsi del bianco e del nero al crescere dello spessore segnala il continuo passaggio da accoppiamento FM a AF

24 Un primo esempio di SPINTRONICA

26 Memoria a nuclei magnetici del CDC 6600 (1963) Particolare di una memoria a nuclei magnetici, la distanza fra gli anelli è circa di 1 mm

27 Lettura: anello magnetizzato crea un campo magnetico che agisce su un circuito elettrico determinando una variazione della resistenza (magnetoresistenza) 1% S z = 1 2 S z = 1 2

29 REGISTRAZIONE MAGNETICA deve essere facile scrivere cioè rovesciare la magnetizzazione. Piccolo H c grani di piccolo volume non voglio perdere l informazione. Grande Hc Grande volume V del grano Un materiale molto promettente FePt very high perpendicular anisotropy: K = erg/cm 3 (stab. termica) However, the magnetic field required to switch the magnetization was estimated to be about 110kOe, which exceeds the maximum available write field provided by a magnetic recording head (20kOe). In order to overcome this problem and taking into account of its relatively low Curie temperature T C 700K, the FeP is currently the leading candidate material for a new recording scheme ultrahigh density heat assisted magnetic recording (HAMR)

30 A proposito delle dimensioni dei grani

31 Single Molecule Magnets (SMM) Mn 3+ S =2 Mn 12 Mn 4+ S = 10 S = 3 2 M(t) M(0) = e t/ sec = 0 e /k BT k B = 61K A T = 2K, + =2mesi

32 Quantum Tunneling

33 de Groot et al. theoretically predicted the existence of a new class of materials, called half-metallic ferromagnets, in which one spin-subband is metallic and the other spinsubband is insulating

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