CoFe/IrMn bilayers with perpendicular magnetization for various IrMn layer thicknesses exhibit unusual two-step hysteresis loops with both positive and negative loop shifts. Observed at room temperature in the as-grown state, they provide direct evidence of large antiferromagnetic domain formation at the IrMn interface. The exchange bias field reaches 100 mT with an IrMn layer thickness of 4 nm after field annealing at 200 °C–300 °C in 800 mT, which is at least three times as large as the coercivity, and may be useful for reference layers of spin-valves or magnetic tunnel junctions with perpendicular magnetic anisotropy.

1.
W. H.
Meiklejohn
and
C. P.
Bean
,
Phys. Rev.
102
,
1413
(
1956
).
2.
W. H.
Meiklejohn
,
J. Appl. Phys.
33
,
1328
(
1962
).
3.
S. S. P.
Parkin
,
K. P.
Roche
,
M. G.
Samant
,
P. M.
Rice
,
R. B.
Beyers
,
R. E.
Scheuerlein
,
E. J.
O'Sullivan
,
S. L.
Brown
,
J.
Bucchigano
,
D. W.
Abraham
,
Y.
Lu
,
M.
Rooks
,
P. L.
Trouilloud
,
R. A.
Wanner
, and
W. J.
Gallagher
,
J. Appl. Phys.
85
,
5828
(
1999
).
4.
X. F.
Han
,
Z. C.
Wen
, and
H. X.
Wei
,
J. Appl. Phys.
103
,
07E933
(
2008
).
5.
P. P.
Freitas
,
R.
Ferreira
,
S.
Cardoso
, and
F.
Cardoso
,
J. Phys.: Condens. Matter
19
,
165221
(
2007
).
6.
J. Y.
Chen
,
J. F.
Feng
, and
J. M. D.
Coey
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
142407
(
2012
).
7.
J. Y.
Chen
,
N.
Carroll
,
J. F.
Feng
, and
J. M. D.
Coey
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
262402
(
2012
).
8.
S.
Matt
,
K.
Takano
,
S. S. P.
Parkin
, and
E. E.
Fullerton
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
087202
(
2001
).
9.
J.
Sort
,
V.
Baltz
,
F.
Garcia
,
B.
Rodmacq
, and
B.
Dieny
,
Phys. Rev. B
71
,
054411
(
2005
).
10.
S.
van. Dijken
,
J.
Moritz
, and
J. M. D.
Coey
,
J. Appl. Phys.
97
,
063907
(
2005
).
11.
L.
Lin
,
N.
Thiyagarajah
,
H. W.
Joo
,
J.
Heo
,
K. A.
Lee
, and
S.
Bae
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
242514
(
2010
).
12.
Z. Y.
Liu
and
S.
Adenwalla
,
J. Appl. Phys.
94
,
1105
(
2003
).
13.
J. Y.
Chen
,
J. F.
Feng
,
Z.
Diao
,
G.
Feng
,
J. M. D.
Coey
, and
X. F.
Han
,
IEEE Trans. Magn.
46
,
1401
(
2010
).
14.
W. J.
Gong
,
W.
Liu
,
X. H.
Liu
,
S.
Guo
,
J. N.
Feng
,
B.
Li
, and
Z. D.
Zhang
,
J. Appl. Phys.
109
,
043906
(
2011
).
15.
Y. F.
Liu
,
J. W.
Cai
, and
S. L.
He
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
42
,
115002
(
2009
).
16.
J.
Wang
,
T.
Omi
,
T.
Sannomiya
,
S.
Muraishi
,
J.
Shi
, and
Y.
Nakamura
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
042401
(
2013
).
17.
S.
Ikeda
,
K.
Miura
,
H.
Yamamoto
,
K.
Mizunuma
,
H. D
,
Gan
,
M.
Endo
,
S.
Kanai
,
J.
Hayakawa
,
F.
Matsukura
, and
H.
Ohno
,
Nature Mater.
9
,
721
(
2010
).
18.
Y.
Shiratsuchi
,
H.
Noutomi
,
H.
Oikawa
,
T.
Nakamura
,
M.
Suzuki
,
T.
Fujita
,
K.
Arakawa
,
Y.
Takechi
,
H.
Mori
,
T.
Kinoshita
,
M.
Yamamoto
, and
R.
Nakatani
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
077202
(
2012
).
19.
R.
Yanes
,
J.
Jackson
,
L.
Udvardi
,
L.
Szunyogh
, and
U.
Nowak
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
217202
(
2013
).
20.
A.
Kohn
,
A.
Kavacs
,
R.
Fan
,
G. J.
Mclntyre
,
R. C. C.
Ward
, and
J. P.
Goff
,
Sci. Rep.
3
,
2412
(
2013
).
21.
M. D.
Stiles
and
R. D.
McMichael
,
Phys. Rev. B
59
,
3722
(
1999
).
22.
J.
Moritz
,
G.
Vinai
, and
B.
Dieny
,
IEEE Magn. Lett.
3
,
4000204
(
2012
).
23.
H.
Xi
and
R. M.
White
,
J. Appl. Phys.
94
,
5850
(
2003
).
24.
H.
Meng
,
V. B.
Naik
, and
R.
Sbiaa
,
Phys. Status Solidi A
210
,
391
(
2013
).
25.
K.
Khlopkov
,
O.
Gutfleisch
,
D.
Hinz
,
K. H.
Muller
, and
L.
Schultz
,
J. Appl. Phys.
102
,
023912
(
2007
).
26.
C. L.
Chien
,
V. S.
Gornakov
,
V. I.
Nikitenko
,
A. J.
Shapiro
, and
R. D.
Shull
,
Phys. Rev. B
68
,
014418
(
2003
).
27.
J.
Lin
,
Z.
Shi
,
S. M.
Zhou
,
X.
Zhang
, and
Y. J.
Xia
,
Chin. Phys. Lett.
26
,
107501
(
2009
).
You do not currently have access to this content.