Exchange bias

rdf:langString Exchange Bias

rdf:langString Als Exchange Bias (EB) bezeichnet man eine unidirektionale Anisotropie (deshalb auch unidirectional exchange anisotropy genannt), die durch die Kopplung zwischen einem Ferro- und einem Antiferromagneten entsteht. Der Exchange Bias bewirkt eine Vorzugsrichtung der Magnetisierung im Ferromagneten, was sich im Experiment in einer Verschiebung der gemessenen Hysteresekurven entlang der Magnetfeldachse äußert. Durch die Bevorzugung einer bestimmten Richtung unterscheidet sich der Effekt deutlich von der üblichen ferromagnetischen Anisotropie, bei der die Ausrichtung der Spins parallel und antiparallel zur Vorzugsrichtung (leichte Richtung) energetisch gleichwertig sind. Der Effekt beruht auf einer Austauschwechselwirkung (daher der Name) des Ferromagneten (FM) mit dem Antiferromagneten, und nicht einfach nur auf einer magnetostatischen Kopplung. Da der Antiferromagnet (AF) im Mittel keine Magnetisierung hat, muss der Effekt auf der magnetischen Feinstruktur des AF (zum Beispiel Defekten oder der Bildung von Domänen) nahe der Grenzfläche zum Ferromagneten beruhen, die experimentell lange schwer zu bestimmen war. Der Effekt selbst (Kopplung durch eine Austauschwechselwirkung zwischen FM und AF mit Vorzugsrichtung im FM) wurde bereits 1956 entdeckt von W. H. Meiklejohn und C. P. Bean. Theoretisch ist der Effekt noch nicht befriedigend erklärt. Der Exchange Bias wird z. B. für magnetische Sensoren in Festplatten verwendet, bei denen durch diesen Effekt die magnetische Orientierung in einer ferromagnetischen Schicht, die als Referenz dient, konstant gehalten wird. Insbesondere durch die Entdeckung des GMR-Effekts in den 1980er Jahren mit seinem Potential für die Festplattenentwicklung wurde die Forschung auch am EB stark gefördert.