Развитие метода спин-волновой спектроскопии для исследования магнитных неоднородностей нанокристаллических, мультислойных и градиентных пленок Fe-Ni, Co-Ni и Co-P

• Автор: Важенина, Ирина Георгиевна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Общее описание магнитных неоднородностей в ферромагнитных

пленках

1.2 Спиновые волны в ферромагнитных пленках. Спин-волновой резонанс

1.3 Модификации дисперсионного соотношения

1.3.1 Спин-волновая спектроскопия, как метод определения магнитных

неоднородностей

1.4 Постановка задачи исследования

Глава 2 Общая характеристика образцов. Метод их получения и
экспериментальные методы исследования
2.1 Методы получения образцов
2.1.1 Метод химического осаждения
2.1.2 Метод термического испарения
2.2 Рентгеноструктурный анализ
2.3 Методы магнитных исследований
2.3.1 Ферромагнитный резонанс
2.3.2 Спин-волновой резонанс. Идентификация спектра
2.3.3 Корреляционная спин-волновая спектроскопия
2.3.4 Установка для исследования ферромагнитного и спин-волнового
резонанса на частоте 9100 МГц
2.3.5 Магнитные параметры пленок, измеряемые методами
ферромагнитного и спин-волнового резонанса
2.4 Исследуемые образцы
Глава 3 Исследование нанокристаллических тонких ферромагнитных пленок Ге-№ методом спин-волновой спектроскопии
3.1 Структурные характеристики пленок Ге-№
3.2 Исследование методом ферромагнитного резонанса тонких пленок Гс-№
3.3 Спин-волновой резонанс в Ге-№ пленках, идентификация магнитных
неоднородностей методом спии-волновой спектроскопии
Выводы к главе 3

Глава 4 Исследование методом спин-волновой спектроскопии мультислойных пленок Ге-ГП-Р/Рй и мультислойных пленок Со-Р сплава
4.1 Характеристика образцов, используемых для СВЧ - исследований
4.2 ФМР в мультислойных пленках Ре-КП-Р/Рс!
4.3 СВР в мультислойных пленках Ре-№-Р/Р(1
4.4 СВР в мультислойных пленках Со-Р/Со-Р
Выводы к главе 4
Глава 5 Исследование методом спин-волновой спектроскопии градиентных
пленок [Сох'Ру]ы и [Сох№у]м
5.1 Характеристика образцов, используемых для СВЧ - исследований
5.2 Результаты исследований методами ФМР и СВР градиентных пленок
[Сох№у]м
5.3 Результаты исследований методами ФМР и СВР градиентных пленок
[СохРу]м
Выводы к главе 5
Заключение
Список литературы
Введение
Актуальность темы
Одной из важнейших областей исследований физики твердого тела является изучение функциональных зависимостей волновых и колебательных процессов в магнитных материалах. Это объясняется новым этапом развития синтеза наноматериалов и их внедрения в технологии действующих производственных линий электронных устройств, биомедицине и т.н. Значительное число исследований направлено на поиск материалов с уникальными, ранее нереализуемыми, свойствами в таких областях как электроника, спинтроника, магнитоэлектроника, а также в интегрированных областях исследований (биомедицина, биофизика).
На сегодняшний день, большие перспективы в реализации новых материалов и устройств связываются с техникой и методами, использующими преимущества высокочастотных волн.
Исследованию высокочастотных свойств неоднородных магнитных материалов, в которых могут распространяться спиновые волны, как в предыдущие десятилетия [1-4, 5, 6], так и на сегодняшний день [7-15], отводится значительная роль. Интересной представляется задача о создании магнитных материалов с управляемыми свойствами, примером удачной реализации данной задачи может являться работа [16]. Управление магнитными свойствами может происходить путем создания пространственных модуляций спиновых параметров системы (параметр обмена а либо намагниченности М). Неоднородности в распределении магнитных параметров могут создаться как искусственно (мультислойные системы), так и быть вызванными различного рода дефектами.
Уникальным свойством спиновых волн при взаимодействии с неоднородностями является отображения характера этого взаимодействия на дисперсионной кривой. На сегодняшний день установлена однозначная взаимосвязь между флуктуациями каждого параметра спиновой системы и качественно различными видами модификаций закона дисперсии [5, 6, 17-20]. Как один из интересных результатов в данном направлении можно выделить чувствительность зависимости величины обменной жесткости г) = а • М от длины волны, большей или меньшей характерного размера магнитной неоднородности. Этот эффект стал основой метода корреляционной спин-волновой спектроскопии (СВС) [17, 18]. При соблюдении условия попадания размера магнитной неоднородности в диапазон длин волн, возбуждаемых в СВЧ диапазоне, СВС может быть использован в качестве неразрушающего метода в изучении магнитной микроструктуры наноструктурированных магнетиков.

Рисунок 2.1 - Схема испарительной части вакуумной установки для получения пленок:
1 - подложка, 2 - лодочка с испаряемым сплавом, 3 - маска, 4 — пленка, 5 - нагреватель
корпус вакуумной камеры
Сплав или металл, который должен быть осажден на подложку 1, помещают в испаритель 2. В рассматриваемом случае он имеет форму лодочки, изготовленной из тугоплавкого металла, например вольфрама. Через лодочку пропускают электрический ток, пока она не приобретет достаточно высокую температуру, при которой исходный материал начинает плавиться. Пары от расплавленного металла в виде атомарного пучка, распространяясь от лодочки, попадают на подложку 1 и осаждаются на ее поверхности, образуя слой в виде тонкой пленки (вакуумного конденсата).
Если подложку предварительно поместить на пластинку (маску) с отверстиями 3, например круглыми, то в процессе конденсации на подложке образуются пленки, имеющие форму в виде круглых пятен, то есть в соответствии с формой отверстий в маске. Таким образом, с помощью маски 3 можно придавать пленкам различные размеры и форму.
Вся система помещается в вакуумную камеру 6, откачанную до достаточно высокого вакуума. Вакуум должен быть таким, чтобы атомы металла не сталкивались с молекулами остаточного газа при своем движении к подложке, то есть их траектории должны быть прямолинейньми. Это условие выполняется, если в камере создается давление порядка 10'5 мм ртутного столба. В этом случае расстояние от испарителя до подложки достаточно мало по сравнению со средней длиной свободнрго пробега молекул газа и большая часть атомов металла будет достигать подложки, не испытывая столкновений с молекулами остаточного газа. Такой вакуум легко получить в обычной лабораторной вакуумной установке. При осаждении паров на подложку происходит переход атомов металла из паровой фазы в конденсированное состояние [85].