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.
REFERENCES
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
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.