Exchange Bias en Bicapas Magnéticas Ferro-Antiferro : simulación Monte Carlo

Abstract

RESUMEN: En este trabajo estudiamos el comportamiento histéretico de una bicapa formada por una capa ferromagnética y otra antiferromagnética, ambas con estructura cúbica simple. En la interface entre los dos subsistemas, se utilizaron dos integrales de intercambio diferentes para representar la interacción entre cada una de las subredes de la capa antiferro con la película ferro. Esto se hizo siguiendo el modelo de Lederman-Ramírez-Kiwi. Se utilizó una dinámica de Metropolis, un Hamiltoniano de Heisenberg clásico con interacciones a primeros vecinos, un término de anisotropía magnetocristalina y se implementaron condiciones de frontera semilibres. Se encontraron las condiciones para las cuales tiene lugar el fenómeno de desplazamiento de los ciclos de histéresis (Exchange Bias) al enfriar la bicapa a una temperatura por debajo de la temperatura de Néel. También se reporta la variación del campo de intercambio y del campo coercitivo en función de la temperatura. Nuestros resultados se comparan finalmente con reportes experimentales encontrados en la literatura.

ABSTRACT: In this work we study the hysteretic behavior of a bilayer formed by a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic one, both of them having cubic simple structure. Along the interface between both subsystems, two different exchange integrals were used to represent the interaction between each one of the sublattices of the antiferro-layer with the ferro-film. This was carried out following the Lederman-Ramírez-Kiwi’s model. A Metropolis dynamics and a classical Heisenberg Hamiltonian with first neighbors interactions plus a magnetocrystalline anisotropy term were used. Semifree boundary conditions were also implemented. We have found the conditions for which the exchange bias phenomenology takes place when cooling the bilayer to a temperature below Néel temperature. The variation of the exchange field and the coercive force as function of temperature is alse reported. Our results are finally compared with the experimental reports found in the literature.