Магнитные свойства электроосажденных пленок и массивов наноструктур никеля

• Автор: Суковатицина, Екатерина Васильевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Магнитные нанопроволоки
1.1Л. Получение нанопроволок
1.1.2. Получение шаблонов и массивов проволок
1.1.3. Структурные свойства
1.1.4. Магнитные свойства массивов нанопроволок
1.1.5. Коэрцитивная сила наноироволок
1.2. Тонкие магнитные пленки
1.2.1. Получение гранулированных пленок
1.2.2. Магнитные свойства гранулированных пленок
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Получение наноструктур
2.1.1. Получение массивов нанопроволок
2.1.2. Электрохимическое осаждение пленок
2.2. Сканирующая электронная микроскопия
2.3. Методы исследования магнитных свойств наноструктур
2.3.1. Продольный магнитооптический эффект Керра
2.3.2. Индукционный метод
2.3.3. Магнитная силовая микроскопия и атомная силовая микроскопия
ГЛАВА 3. МАССИВЫ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫХ НАНОГ1РОВОЛОК НИКЕЛЯ
3.1. Структура массивов нанопроволок никеля
3.1.1. Изображения сканирующей электронной микроскопии
3.1.2. Фурье - спектры СЭМ
3.2. Магнитные свойства массивов нанопроволок
3.2. 1. Коэрцитивная сила и остаточная намагниченность массивов никелевых нанопроволок
3.2.2.Зависимость механизмов перемагничивания от геометрических параметров нанопроволок
3.3. Одиночные нанопроволоки никеля
3.3.1. Структура отдельных нанопроволок N
3.3.2. Доменная структура отдельных нанопроволок N
3.3.3. Оценка коэрцитивной силы
3.4. Выводы

ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРООСАЖДЕННЫЕ ГРАНУЛИРОВАННЫЕ ПЛЕНКИ N1 НА п -81(111)
4.1. Анализ изображений СЭМ (распределение частиц по размерам)
4.2. Магнитные свойства гранулированных пленок никеля
4.2.1. Коэрцитивная сила и остаточная намагниченность
4.2.2. Доменная структура
4.2.3. Микромагнитное моделирование
4.3. Анизотропное магнитосопротивление
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Создание нанокомпозитов и наноматериалов с заданными физическими свойствами и их изучение было и остается важной проблемой современного материаловедения. Большое внимание привлекают к себе магнитные наносистемы. Это связано с возможностью применения их в различных сферах деятельности: биомедицине [1], в магнитных устройствах хранения данных [2], в магнитоэлектронных устройствах. В биомагнетизме магнитные частицы используются для сортировки клеток, для исследования микромеханики клеток [3] и кручения молекул ДНК [4, 5], для
транспортировки лекарственных препаратов к определенным областям. В магнитных устройствах хранения информации изучаются самособирающиеся ферромагнитные частицы для магнитной среды с высокой плотностью данных. Помимо прикладного изучения нанострукрур, проводятся исследования фундаментального направления, позволяющие понять взаимосвязь между параметрами магнитной наносистемы и ее функциональными свойствами. Данные исследования дают возможность производить направленный поиск и оптимизацию процессов получения наноструктур для их дальнейшего практического применения. Большой спектр применений привел к заинтересованности в наночастицах с широким спектром магнитных свойств. Например, при создании магнитных устройств хранения информации особое внимание уделяют изучению анизотропных магнитных свойств наноструктур и их массивов.
Большое внимание уделяется изучению магнитных нанопроволок, так как они могут использоваться как магнитная среда с высокой плотностью записи, высокочувствительные магнитные датчики и в других приложениях.
Для того чтобы увеличить плотность записи, необходимо создавать магнитные среды с перпендикулярной ориентацией намагниченности в них. Одним из возможных вариантов такой среды являются массивы магнитных нанопроволок в немагнитных матрицах. Было предсказано, что технология

При вычислении эффективного поля магнитной анизотропии гексагонально упорядоченного массива нанопроволок учитывались три вклада. ( 1 ) Макроскопическое размагничивающее поле HN = -4лMSP, где Р -пористость структуры шаблона. HN ~ - 1750 Э для диаметра пор 55 нм, для d = 40 нм - HN ~ -920 Э, и HN ~ - 520 Э для d = 30 нм. (2) Поле, обусловленное анизотропией формы. Если намагниченность параллельна оси нанопроволоки 2пМ$ = 3200 Э. (3) Третий вклад следовал из энергии
магнитокристаллической анизотропии, -4Ay3Ms = 120 Э для Ni, где К, -постоянная магнитокристаллической анизотропии.
Уменьшая диаметр поры от 55 до 30 нм, сохраняя постоянным расстояние между порами, добиваются увеличения остаточной намагниченности почти до 100 % и коэрцитивной силы до 1200 Э. Нанопроволоки с диаметром 40 нм и 30 нм - однодоменные, с намагниченностью параллельной оси нанопроволоки.
Наблюдаемая прямоугольность меньше, чем 1, для образца диаметром 40 нм могла следовать из несовершенства пор в массиве. Поле размагничивания в локальном масштабе может преодолеть поле переключения индивидуальной магнитной нанопроволоки. Отдельные нанопроволоки изменяют направление намагниченности, чтобы достичь более низкого энергетического состояния и уменьшить поля размагничивания. Это наблюдалось для dw = 40 нм, где приблизительно в 10 % нанопроволок никеля вектор намагниченности разворачивался в направлении противоположном направлению поля.
Для образца диаметром 40 нм было получено изображение МСМ магнитной структуры в размагниченном состоянии. На рисунке 1.18 приведено изображение магнитной структуры и соответствующей топографии.