Система дефектов и планарная магнитная анизотропия ТФП Fe, Fe-Ni

• Автор: Федорова, Энесса Леонидовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 207 c. : ил

В физике тонких пленок, как в области фундаментальных исследований, так и в технологических разработках, можно выделить две остро стоящих проблемы. Одна из них связана с задачами управляемого роста планарных сред в процессе препарирования и в последущих доводочных воздействиях той или иной природы. Известно, сколь невысок процент выхода пленок с требуемыми свойствами. При получении тонких магнитных пленок (ТМП) эта задача заметно усложняется, ибо необходимо задавать соответствующие условия препарирования, временной график процесса приготовления пленки, ориентированные не только на получение требуемых магнитных свойств, но и на параллельное создание еоответствепцей кристаллической структуры. Тонкая магнитная структура (ТМС) весьма чувствительна к типам, характеру, плотности тех или иных дефектов. Магнитные свойства пленок формируются на достаточно поздних стадиях роста, когда островковая пленка переходит в сплошную. Возможно, было бы целесообразно провести такие исследования, когда процесс препарирования с заданными целевыми установками, осуществлялся через формирование К-структуры пленки с соответствующей системой дефектов, которая сама будет управлять ТМС. Конечно, здесь вполне естественен вопрос о выяснении и поиске связи этой системы дефектов с особенностями ТМС, ибо знание таких закономерностей сможет дать физические основания для управляемой технологии.
Другая проблема в определенной мере связана с предыдущей - это проблема эксплуатационной устойчивости ТМП, работающих в качестве сред памяти автоматики и вычислительной техники (АВТ). Понятие эксплуатационной устойчивости очень широкое и может определять термодинамическую, электрическую, магнитную, радиационную, структурную, химическую и пр. устойчивости. Большинство физических свойств

"надстраивается" над структурными, а последние если оказывают не строго детерминированное влияние на различные свойства,например на магнитные, то могут значительно коррелировать, обусловливать в статистическом смысле магнитную структуру. Немаловажны процессы диффузионной гомогенизации при старении ТМИ, идущие в консервативных условиях. Зачастую препарирование, нацеленное на заданные характеристики магнитной структуры, в значительно меньшей степени ориентировано на контроль за состоянием дефектной системы образцов. Кинетика процессов релаксации магнитных и структурных ТМИ, как правило, не согласована, К тому же, следует обратить внимание, что планарные среды (ПС) приготавливаются в неравновесных условиях, и, например, для мелкодисперсных пленок железа, в особенности пермаллоя, получаются объекты, характеризующиеся большим ресурсом неравновесности. Он может быть аккумулирован в механических напряжениях, термических упругих деформациях, локально пластических напряжениях и пр., проявляется в виде сеток микропор, трещин. Дальнейшая эволюция (старение) таких ПС может привести к существенным нарушениям макросплошности (дырки ^103А) , причем со скоростями, большими, чем времена релаксации ТМС. Подобные ситуации известны и для носителей оперативной памяти ЭВМ, и в радиационном материаловедении. Совершенно понятной становится необходимость исследований по выяснению физических основ программируемой технологии и по изысканию механизмов структурной стабилизации неравновесных планарных сред. Этим аспектам и посвящена диссертационная работа.
Выполненное исследование имеет свою специфику как в выборе предмета исследования, так и в методике сравнительного изучения анизотропии кристаллического строения и ТМС пленок. Хотя объекты ( Ре ; Ге-Кк -пленки) можно считать классическими, однако пермаллой по-прежнему весьма широко используется в современной

вычислительной технике в качестве аппликаций ЗУ, БИСов. Чрезвычайно важно получение аппликаций с соответствующими структурноморфологическими свойствами, позволяющими без существенной диссипации продвигать ЦЩ диаметром ~ I мкм, исключая их остановки, аннигиляции на дефектах. Не менее важны и вопросы термо-, электростабильности. В связи с этим пермаллой остается в центре многих работ прикладного плана. Среди всего многообразия дефектов 4 мы остановились на системе микропор. В последнее время уже начали появляться монографии о порах в пленках, их влиянию на различные физические свойства, в том числе и на магнитные
Поры, микро-, субмикропоры, как теперь уже общепринято считать, являются естественным дефектом вакуумных конденсатов; возникают на достаточно поздних стадиях роста по различным механизмам, с последующей их эволюцией в процессах отжигов, старения, эксплуатации.
Обнаруженные исследуемые наш на протяжении 10 лет микропо-ры в пленках Ре , Ре-N1 относятся к классу лабиринтных. Линейный размер таких пор значительно преобладает над поперечным, поры образуют сложные нити, волокна-лабиринты, оконтуривавдие по нескольку зерен. Подобная сетчатая микроструктура образуется на стадии | островковая -сплошная пленка по тем или иным механизмам и является выражением текстуры коалесценции. Она отличается отсутствием хаотичности в пространственном распределении. Сетка микропор обладает значительной упорядоченностью, а функция распределения зерен по размерам чрезвычайно узкополосна. Как мы показали (раздел 3.2.5), высокая организация ЛСШ вполне совместима с полной раскорреляцией легких осей кристаллов. Таким образом, К-структуру можем представить как двухкомпонентную систему, состоящую из микропоровой сетки и зеренной компоненты.

ляющей ось легкого намагничивания (СШН). Существующие флуктуации направления этой легкой оси порождены суперпозицией одноосной анизотропии и либо кристаллографической, либо магнитострик-ционной. Вектор намагниченности М перпендикулярен струям ряби. Согласно теории Гоффмана [50-53], периодически повторяющими-ся областями, в которых намагниченность М (х-) совершает полное колебание, являются ромбы (струи) намагниченности. Длина волны изменения М Ы) является малой диагональю ромба, что хороню видно на рис. 4. Это длинноволновая компонента ряби А
Острый угол ромба является углом дисперсии намагниченности М (х) . Кроме струг! ряби внутри ромба отчетливо видны чернобелые полосы, расстояние между которыми определяют производную ■ЭМГх) кл,г х
"уГ = М (зс; . Это коротковолновая кошонента ряби намагниченности, . Если струи по [50-53] иллюстрируют колебания
намагниченности М 6*0, то полосы ряби ответственны за колебания анизотропии.
Угловая дисперсия намагниченности 1р и длина волны колебаний Л являются параметрами, также характеризужлцими магнитную структуру, поэтому необходим правильный выбор величины дефокусировки Е при фотографировании магнитной структуры. На рис.
За,б.в представлена магнитная структура, снятая в электронном микроскопе с разной степенью дефокусировки 2 = -12 мм, -8 мм,
-4 мм соответственно. Сильная перефокусировка изображения фиксирует только длинноволновые компоненты ряби намагниченности,
(рис. За). Фокусировка, соответствующая рис. Зв, демонстрирует появление, в основном, коротковолновых периодичностей,
Только снимок рис. 36 отвечает необходимым требованиям: в нем присутствует весь спектр ряби как А и , так и . В работе пользовались снимками М-структуры, полученными при оптималь-