Магнитная анизотропия нанокристаллических пленок Co/Cu/Co

• Автор: Огнев, Алексей Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 200 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Магнитотранспортные свойства

1.1.1. Косвенное обменное взаимодействие

1.1.2. Гигантское магнитосопротивление

1.1.3. Анизотропное магнитосопротивление

1.2. Природа анизотропии тонких ферромагнитных пленок

1.2.1. Наведенная магнитная анизотропия

1.2.2. Случайная магнитная анизотропия

1.2.3. Многоосная индуцированная магнитная анизотропия
1.2.4. Поверхностная магнитная анизотропия
1.3. Магнитная структура многослойных пленок
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Магнетронное распыление как метод получения пленок
2.2. Методы исследования структуры пленок
2.2.1.Исследования магнитной и кристаллической структуры методом просвечивающей микроскопии
* 2.2.2. Атомно-силовая микроскопия
2.3. Магнитометрические методы
2.3.1. Индукционный метод
2.3.2. Метод ферромагнитного резонанса
2.4. Методика гальваномагнитных измерений
2.4.1. Изучение магнитной анизотропии пленок на основе
гальваномагнитных эффектов
ГЛАВА 3. АНИЗОТРОПИЯ ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫХ СВОЙСТВ
, ПЛЕНОК Со/Си/Со
3.1. Зависимость анизотропии магнитных свойств и
магнитосопротивления от толщины немагнитной прослойки
3.2. Влияние изотермического отжига на анизотропию магнитных и магниторезистивных свойств пленок Со/Си/Со
3.2.1. Изотермический отжиг образцов во внешнем постоянном магнитном поле
3.2.2. Влияние изотермического отжига без внешнего магнитного
поля на анизотропию свойств пленок Со/Си/Со
3.3. Влияние анизотропных эффектов на гигантское магнитосопротивление
3.3.1. Анизотропный магниторезистивный эффект в
трёхслойных Со/Си/Со плёнках
3.3.2. Влияние толщины магнитных и немагнитных слоев на магнитосопротивление
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ И КОЭРЦИТИВНАЯ СИЛА ПЛЕНОК Со/Си/Со
4.1. Коэрцитивная сила нанокристаллических пленок Со/Си/Со
с косвенным обменным взаимодействием
4.2. Случайная магнитная анизотропия пленок Со/Си/Со
4.3. Поверхностная магнитная анизотропия пленок Со/Си/Со
4.4. Выводы
ГЛАВА 5.ОСОБЕННОСТИ НАВЕДЕННОЙ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИИ ПЛЕНОК Со/Си/Со
5.1. Исследование зависимости величины и типа наведенной магнитной анизотропии от косвенного обменного взаимодействия методом ФМР
5.2. Модель трехслойной пленки с косвенной обменной связью
5.3. Исследование влияния косвенной обменной связи на
анизотропию процессов намагничивания
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Наноструктурные объекты в последнее десятилетие являются предметом интенсивных исследований, поскольку на них базируется современная нанонаука и нанотехнологии. Изучение ультратонких магнитных
металлических наноструктур привело к возникновению новых эффектов, которые, в первую очередь, являются притягательными для изучения основных физических свойств низко-размерных систем, а также интересны в качестве базовых элементов наноструктурных устройств. Успехи в этой новой отрасли науки - спинтронике [1] были достигнуты благодаря стремительному совершенствованию технологии получения и исследования микро-,
наноструктур, что предоставило ученым-физикам широкие возможности в конструировании различных композитных материалов [2]. Использование метода ионно-плазменного напыления, а именно магнетронного распыления, позволило достичь максимальных значений гигантского магнитосопротивления (ГМС), наблюдаемого в мультислоях ДЯ/Д=110% [3], а также получать многослойные пленки в промышленных масштабах.
Повышение величины ГМС и чувствительности магнитных структур, начиная с 1988, было основной целью исследователей [4]. Успехи, сделанные в этом направлении, позволили внедрить структуры с эффектом ГМС во многие отрасли промышленности. Классическими примерами использования
элементов с эффектом ГМС являются считывающие головки в устройствах магнитной записи информации [5, 6] и магнитная память с произвольной выборкой [7]. Благодаря хорошему соотношению сигнал - шум и высокой чувствительности многослойные пленки широко используются в качестве магниторезистивных датчиков [8, 9, 10,11,12].
Кроме практического применения, многослойные магнитные структуры представляют интерес и как объекты с совершенно новыми магнитными и магниторезистивными свойствами. Причина этого заключается в том, что многослойные пленки представляют собой новую конфигурацию магнитоупорядоченной системы, свойства которой обусловлены
связи, а в сильных полях он убывает, как 1/#3. Таким образом, двухосная анизотропия проявляет себя в многослойных пленках с косвенной обменной связью (в данном случае речь идет только о билинейной составляющей обменного взаимодействия) и влияет на конфигурацию намагниченностей в смежных ферромагнитных слоях.
Рис. 1.4. Двухмерное представление флуктуаций одноосной анизотропии, лежащей в плоскости. Величина этой поверхностной анизотропии варьирует в пределе Кш±АКи1 вдоль оси х с периодом 21 [141].
В настоящее время, только в работе [141], была рассмотрена микроскопическая модель, описывающая возникновение анизотропии высших порядков (рис. 1.4). Данный механизм аналогичен флуктуациям билинейного взаимодействия, предложенным Слончевским для объяснения биквадратичной связи [62]. В этом случае, из-за флуктуаций межслоевой билинейной связи, возникает дополнительный вклад в энергию обменной связи, которую называют биквадратичной обменной связью. В работе [141] показано, что в любой системе, в которой присутствует поперечные флуктуации, должны возникать дополнительные энергетические члены. Как, например, в случае с билинейной и биквадратичной связью. Эти дополнительные члены имеют симметрию более высокого порядка, нежели основные. Механизм индуцирования анизотропии высокого порядка, представленный на рис 1.4, характерен для структур, выращенных методом молекулярной эпитаксии, в которых могут реализовываться атомные террасы. В образцах, полученных магнетронным распылением, существенную роль в возникновении флуктуаций магнитной энергии играют пиноли [21], [22]. Однако пинольная модель, как