前年TMR发明者获得了诺贝尔奖。这一颁奖应该是实至名归，其发明为人类社会创造了巨大的财富，为科技进步提供了基石。在三明治结构的隧穿磁电阻器件中， 最底下一层磁材料是反铁磁AFM （called hard layer），紧挨着的上一层和绝缘层上面一层是都是软磁 FM（soft layer）。在器件操作过程中，AFM层负责钉轧住其中其上一层的soft layer，其磁性固定不变，只有最上一层soft layer在外场操作下进行翻转。翻转的两种态分别对应器件的隧穿高、低阻态，可以表征为信息计算中的0和1，从而实现其存储、计算功能。器件中AFM层 的pin effect （也就是交换偏置 exchange bias）的强弱是器件可行的关键之一。



     所谓交换偏置就是指在AFM与FM组成的界面中，由于存在两种磁性的交换作用，使得这一组合的整体磁性较之初始状态有偏移（偏置）。简单理解：交换是核 心，偏置是结果。在这里不准备讨论其交换核心的物理机制（第一因篇幅所限；第二是目前仍有新研究成果不断涌出），我们把目光投射在其偏置形成和应用上来。

     首先：所有AFM/FM双层结构都有交换，但不是所有都产生偏置。在未经磁化的AFM上生长FM层，只能提高该结构磁滞回线的矫顽场（coercivity）。只有在生长过程中加场磁化，或者生长之后退火磁化 （T>TN）的情况下，才会有偏置，如下图所示：




     其次：交换偏置的意义在于1）设定磁性初始状态，使器件初始值单一可靠；2）pin effect 增强其稳定性，有利于器件微型化（一定程度上抵制超顺磁现象）

     最后：该结构不仅在开头所指出的TMR中得到应用，造福人类，而且在TMR之前的普通磁记录原件和之后的AMR、MRAM等器件中都是核心基础部分。


Refrences:
http://ssrl.slac.stanford.edu/stohr/


^_^ coercivity 开始我翻译为翻转场，中文文献都使用‘矫顽场’，这一翻译真是传神啊。



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