Exchange bias
विनिमय पूर्वाग्रह या विनिमय अनिसोट्रोपी चुंबकीय पदार्थों की दो परतों (या बहु परतों) में होता है जहां एक एंटीफेरोमैग्नेटिक पतली फिल्म का कठोर चुंबकत्व व्यवहार एक लौह चुम्बकीय फिल्म के नरम चुंबकत्व वक्र में बदलाव का कारण बनता है। विनिमय पूर्वाग्रह घटना चुंबकीय रिकॉर्डिंग में जबरदस्त उपयोगिता है, जहां इसका उपयोग हार्ड डिस्क ड्राइव के रीडबैक हेड की स्थिति को उनकी अधिकतम संवेदनशीलता के बिंदु पर पिन करने के लिए किया जाता है; इसलिए "पूर्वाग्रह" शब्द। मौलिक विज्ञान इस घटना में अंतर्निहित आवश्यक भौतिकी एंटीफेरोमैग्नेट और फेरोमैग्नेट के बीच उनके इंटरफेस पर आदान-प्रदान बातचीत है। चूँकि एंटीफेरोमैग्नेट में एक छोटा या कोई शुद्ध चुंबकत्व नहीं होता है, इसलिए उनका स्पिन अभिविन्यास केवल बाहरी रूप से लागू चुंबकीय क्षेत्र से कमजोर रूप से प्रभावित होता है। एक नरम लौह चुम्बकीय फिल्म जो एंटीफेरोमैग्नेट के साथ दृढ़ता से आदान-प्रदान करती है, उसके इंटरफैशियल स्पिन को पिन किया जाएगा। फेरोमैग्नेट के पल को उलटने में एंटीफेरोमैग्नेटिक फिल्म के भीतर एक नील डोमेन दीवार बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा के अनुरूप एक अतिरिक्त ऊर्जावान लागत होगी। अतिरिक्त ऊर्जा शब्द का अर्थ फेरोमैग्नेट के स्विचिंग क्षेत्र में बदलाव है। इस प्रकार एक विनिमय-पक्षपाती लौह चुम्बकीय फिल्म का चुंबकीयकरण वक्र सामान्य लौह चुंबक की तरह दिखता है, सिवाय इसके कि इसे H = 0 अक्ष से Hb की मात्रा से दूर स्थानांतरित किया जाता है। अधिकांश अच्छी तरह से अध्ययन किए गए फेरोमैग्नेट/एंटीफेरोमैग्नेट द्वि-परतों में, फेरोमैग्नेट का क्यूरी तापमान एंटीफेरोमैग्नेट के नील तापमान टी. एन. से अधिक होता है। इस असमानता का मतलब है कि एक लागू चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में टी. एन. के माध्यम से ठंडा करके विनिमय पूर्वाग्रह की दिशा निर्धारित की जा सकती है। चुंबकीय रूप से क्रमबद्ध लौह चुंबक का क्षण एंटीफेरोमैग्नेट पर एक प्रभावी क्षेत्र लागू करेगा जैसा कि यह आदेश देता है, समरूपता को तोड़ता है और डोमेन के गठन को प्रभावित करता है। विनिमय पूर्वाग्रह प्रभाव का श्रेय विभिन्न चुंबकीय चरणों के बीच इंटरफेस पर गठित एक लौह चुम्बकीय एकदिशात्मक अनिसोट्रोपी को दिया जाता है। आम तौर पर, उच्च तापमान से क्षेत्र शीतलन की प्रक्रिया का उपयोग विभिन्न विनिमय पूर्वाग्रह प्रणालियों में फेरोमैग्नेटिक यूनिडायरेक्शनल अनिसोट्रोपी प्राप्त करने के लिए किया जाता है। 2011 में, एक बिना चुंबक अवस्था से शून्य-क्षेत्र शीतलन के बाद एक बड़े विनिमय पूर्वाग्रह का एहसास हुआ है, जिसे प्रारंभिक चुंबकीयकरण प्रक्रिया के दौरान विभिन्न चुंबकीय चरणों के बीच नवगठित इंटरफेस के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था। पतली एंटीफेरोमैग्नेटिक फिल्मों में डोमेन दीवारों की गतिशीलता का अध्ययन करने में कठिनाई के कारण एक्सचेंज अनिसोट्रोपी को लंबे समय से खराब तरीके से समझा गया है। समस्या के लिए एक सरल दृष्टिकोण प्रति इकाई क्षेत्र ऊर्जा के लिए निम्नलिखित अभिव्यक्ति का सुझाव देगाः जहां n प्रति इकाई क्षेत्र में अंतरफलक घूर्णन अंतःक्रियाओं की संख्या है, जेएक्स अंतरफलक पर विनिमय स्थिरांक है, एस स्पिन वेक्टर को संदर्भित करता है, एम चुंबकत्व को संदर्भित करता है, टी फिल्म की मोटाई को संदर्भित करता है और एच बाहरी क्षेत्र है। सबस्क्रिप्ट एफ फेरोमैग्नेट और ए. एफ. के एंटीफेरोमैग्नेट के गुणों का वर्णन करता है। अभिव्यक्ति मैग्नेटोक्रिस्टलाइन अनिसोट्रोपी को छोड़ देती है, जो एंटीफेरोमैग्नेट की उपस्थिति से अप्रभावित है। फेरोमैग्नेट के स्विचिंग क्षेत्र में, पहले पद द्वारा दर्शाई गई पिनिंग ऊर्जा और दूसरे पद द्वारा दर्शाई गई ज़ीमैन द्विध्रुवीय युग्मन बिल्कुल संतुलित होगी। समीकरण तब भविष्यवाणी करता है कि विनिमय पूर्वाग्रह बदलाव Hb अभिव्यक्ति द्वारा दिया जाएगा विनिमय पूर्वाग्रह के बारे में कई प्रयोगात्मक निष्कर्ष इस सरल मॉडल का खंडन करते हैं। उदाहरण के लिए, मापा गया Hb मानों का परिमाण आमतौर पर मापदंडों के उचित मूल्यों के लिए समीकरण द्वारा भविष्यवाणी की गई तुलना में 100 गुना कम होता है। हिस्टैरिसीस शिफ्ट एच. बी. की मात्रा इंटरफेस पर दिखाई देने वाले एंटीफेरोमैग्नेट के तल में असंपादित स्पिन के घनत्व एन के साथ सहसंबद्ध नहीं है। इसके अलावा, पॉलीक्रिस्टलाइन की तुलना में एपिटैक्सियल बाइलेयर में विनिमय पूर्वाग्रह प्रभाव छोटा होता है, जो दोषों के लिए एक महत्वपूर्ण भूमिका का सुझाव देता है। हाल के वर्षों में मौलिक समझ में प्रगति सिंक्रोट्रॉन विकिरण आधारित तत्व-विशिष्ट चुंबकीय रैखिक डाइक्रोइज्म प्रयोगों के माध्यम से की गई है जो एंटीफेरोमैग्नेटिक डोमेन और आवृत्ति-निर्भर चुंबकीय संवेदनशीलता माप की छवि बना सकते हैं जो गतिशीलता की जांच कर सकते हैं। एफ. ई./एफ. ई. एफ. 2 और एफ. ई./एम. एन. एफ. 2 मॉडल प्रणालियों पर प्रयोग विशेष रूप से उपयोगी रहे हैं। तकनीकी प्रभाव विनिमय पूर्वाग्रह का उपयोग शुरू में अनिसोट्रोपिक मैग्नेटोरेसिस्टेंस (ए. एम. आर.) प्रभाव के आधार पर रीडबैक हेड्स में नरम लौह चुम्बकीय परतों के चुंबकत्व को स्थिर करने के लिए किया गया था। स्थिरीकरण के बिना, सिर की चुंबकीय क्षेत्र स्थिति अप्रत्याशित हो सकती है, जिससे विश्वसनीयता की समस्याएं हो सकती हैं। वर्तमान में, विनिमय पूर्वाग्रह का उपयोग स्पिन वाल्व रीडबैक हेड और एमआरएएम मेमोरी सर्किट में कठिन संदर्भ परत को पिन करने के लिए किया जाता है जो विशाल चुम्बकीय प्रतिरोध या चुंबकीय सुरंग प्रभाव का उपयोग करते हैं। इसी तरह, सबसे उन्नत डिस्क मीडिया एंटीफेरोमैग्नेटिक रूप से युग्मित होते हैं, जो छोटे चुंबकीय कणों की स्थिरता को प्रभावी ढंग से बढ़ाने के लिए इंटरफैशियल एक्सचेंज का उपयोग करते हैं, जिनका व्यवहार अन्यथा सुपरपैरामैग्नेटिक होगा। एक विनिमय पूर्वाग्रह सामग्री के लिए वांछनीय गुणों में एक उच्च नील तापमान, एक बड़ी मैग्नेटोक्रिस्टलाइन अनिसोट्रोपी और सबसे महत्वपूर्ण लौह चुम्बकीय फिल्मों, NiFe और Co के साथ अच्छी रासायनिक और संरचनात्मक संगतता शामिल है। सबसे तकनीकी रूप से महत्वपूर्ण विनिमय पूर्वाग्रह सामग्री चट्टानों की लवण-संरचना एंटीफेरोमैग्नेटिक ऑक्साइड जैसे NiO, CoO और उनके मिश्र धातु और चट्टानों की लवण-संरचना इंटरमेटेलिक्स जैसे FeMn, NiMn, IRMn और उनके मिश्र धातु रहे हैं। इतिहास विनिमय अनिसोट्रोपी की खोज 1956 में जनरल इलेक्ट्रिक के मीकलेजॉन और बीन द्वारा की गई थी। विनिमय पूर्वाग्रह को नियोजित करने वाला पहला वाणिज्यिक उपकरण आई. बी. एम. का अनिसोट्रोपिक मैग्नेटोरेसिस्टेंस (ए. एम. आर.) डिस्क ड्राइव रिकॉर्डिंग हेड था, जो 1970 के दशक में हंट द्वारा डिजाइन पर आधारित था, लेकिन जिसने 1990 के दशक की शुरुआत तक प्रेरक रीडबैक हेड को पूरी तरह से विस्थापित नहीं किया था। 1990 के दशक के मध्य तक, एक विनिमय-आधार परत का उपयोग करते हुए स्पिन वाल्व हेड ए. एम. आर. हेड को विस्थापित करने की राह पर था। संदर्भ एस. चिकाज़ुमी और एस. एच. चारप, फिजिक्स ऑफ मैग्नेटिस्म, एएसआईएन बी0007डीओडीएनए। जॉन सी. मैलिन्सन, मैग्नेटो-रेसिस्टिव और स्पिन वाल्व हेड्सः फंडामेंटल एंड एप्लीकेशन। इवान के. शुलर और जी. गुंथेरोड, "द एक्सचेंज बायस मैनिफेस्टो", 2002। द्रव्य में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र चुंबकीय हिस्टैरिसीस