Магнитные и магниторезистивные свойства плёнок на основе 3d-металлов и гадолиния со структурной и композиционной неоднородностями

• Автор: Васьковский, Владимир Олегович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 392 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.СТРУКТУРНО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ПЛЁНОК Fe-Co-Ni, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ИОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ

1.1 .Микроструктура плёнок сплавов Зб-металлов

1.1.1 .Получение и аттестация плёночных образцов

1.1.2.Микроструктура плёнок Fel9Ni81, подвергнутых термическому

воздействию

1.13. Сравнительная характеристика микроструктуры плёнок

разных составов

1.1 А.Влияние толщины на микроструктуру плёнок

1.1.5.Резюме
1.2.Методики измерений, общая характеристика свойств плёнок
1.3.Резистивные свойства плёнок сплавов Fe-Ni-Co, подвергнутых термическому воздействию
13 А .Оптимизация параметров термообработки
13.2.Влияние микроструктуры на резистивные свойства плёнок
133. Анизотропия резистивных свойств в плоскости плёнок
ЗА.Резюме
1.4.Влияние термического воздействия на коэрцитивную силу и
наведённую магнитную анизотропию плёнок сплавов Fe-Ni-Co
1.4.1.Коэрцитивная сила плёнок, напылённых на нагретые подложки
или подвергнутых вакуумному отжигу
1 АЗ.Влияние термомагнитной обработки на наведённую магнитную
анизотропию
1 A3.Резюме
1.5.Магниторезистивные и гистерезисные свойства плёнок сплавов
Fe-Ni-Co разной толщины
1.5.1. Ролыполщины в формировании резистивных свойств плёнок
1.5.2.Влияние толщины на коэрцитивную силу и поле наведённой анизотропии плёнок
1.5.3.Ре.з/ам е
1.6.Выводы к разделу
2.МАГНИТНЫЕ И РЕЗИСТИВНЫЕ СВОЙСТВА ПЛЁНОК Зс1-МЕТАЛ-ЛОВ И ГАДОЛИНИЯ С ОБЪЁМНОЙ ФАЗОВОЙ НЕОДНОРОДНОСТЬЮ.
2.1 .Магнитометрические методики исследования свойств плёночных
образцов
2.2.Обратимые и необратимые изменения магнитных свойств и фазовые превращения в тонких плёнках Fel 5Co20Ni65-N

2.3.Особенности свойств тонких плёнок Со-Си как гранулированной магниторезистивной среды
2.3.1.Магнитные и магниторезистивные свойства образцов, подвергнутых термообработке
2.3.2.Микроструктура и фазовый состав
2.3.3.Концентрационное изменение свойств.
2.3.4 .Реюме
2.4.Структурно-обусловленные изменения магнитных свойств тонких
плёнок гадолиния
2.5 .Выводы к разделу
З.ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА, СПОНТАННАЯ НАМАГНИЧЕННОСТЬ И МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ АМОРФНЫХ ПЛЁНОК Од-Со
С ЕСТЕСТВЕННОЙ ТОЛЩИННОИ НЕОДНОРОДНОСТЬЮ
3.1 .Характеристика плёночных образцов вб-Со
3.1.1. Особенности получения образцов аморфных плёнок
З Л.2. Основные магнитные характеристики плёнок при комнатной
температуре
ЗА.3.Происхождение, свойства и относительная роль
приповерхностных слоёв плёнок
ЗА А.Некоторые тенденции в изменении свойств плёнок при
легировании
2 А.5.Резюме
3.2.Особенности магнитных свойств плёнок вблизи компенсационного
состава
3.2.1 .Доменная структура и гистерезисные свойства
3.2.2.Аномалии кривых вращающих моментов
3.2.3 .Резюме
3.3.Влияние температуры на магнитные свойства плёнок вб-Со с различной неоднородностью химического состава
3.3 А.Спонтанная намагниченность аморфных плёнок Єсі-Со в
теории молекулярного поля
3.3.2.Спонтанная намагниченность и вращающий момент реальных плёночных образцов вблизи состояния магнитной компенсации
2.2.2.Моделирование температурной зависимости спонтанной намагниченности в неоднородных ферримагнитных образцах
3.3 А.Резюме
3.4.Магнитная анизотропия квазиоднородных аморфных плёнок вб-Со
ЗА А.Проблема адекватного описания перпендикулярной магнитной анизотропии
3.4.2.Модель двухслойной плёнки
2А.3.Модификация стандартной методики вращающих моментов
для случая двухслойной плёнки

3.4 А.Модель «изгиба» магнитных подрешёток
3.4.5.Парамагнитная восприимчивость подрешётки Ий
ЗА.б.Резюме
3.5.Спиновая переориентация в квазиоднородных плёнках вб-Со
3.6.Влияние термообработки на величину и однородность магнитной анизотропии плёнок вб-Со
3.7.Выводы к разделу
4.ВЛИЯНИЕ МЕЖСЛОЙНЫХ ГРАНИЦ И МЕЖСЛОЙНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА СВОЙСТВА СЛОИСТЫХ ПЛЁНОК СПЛАВОВ 36-МЕТАЛЛОВ
4.1.Роль межслойных границ в формировании свойств многослойных магнитных плёнок
4.1 Л.Многослойнные плёнки Со/М
4.1.2.Двухслойные плёнки Мп/Ре19№
4.1.3.Асимметрия спин-вентилъного магниторезистивного эффекта.
4.1 А.Резюме
4.2.Магнетизм и магнитосопротивление плёнок, содержащих немагнитные прослойки
4.2.1.Многослойные плёнки Со с прослойками Си и 5/
4.2.2.Элементы гранулированного состояния в плёнках Со/Си
4.2.3 .Резюме
4.3.Многоуровневое межслойное взаимодействие в плёночных сэндвичах
4.3.1. Образование слоистой структуры
4.3.2.Влияние толщины прослоек на коэрцитивную силу
4.3.3. Особенности послойного перемагничивания
4.3.4.Анализ возможных механизмов магнитостатического
межслойного взаимодействия
4.3.5 .Резюме
4.5.Выводы к разделу
5.ФЕРРИМАГНЕТИЗМ ПЛЁНОК вб-Со С ИСКУССТВЕННОЙ
ТОЛЩИННОИ НЕОДНОРОДНОСТЬЮ
5.1.Особенности магнитных свойств многослойных плёнок 11/Т (литературные данные)
5.2.Методика получения, характеристика структурного состояния плёнок типа Об/Со
5.3.Спонтанная намагниченность
5.3.1. Плёнки с различным периодом слоистой структуры
53.2.Плёнки с немагнитными прослойками Си и
533. Феноменологические модели спонтанной намагниченности
53 А.Результаты численного анализа
53.5.Резюм е

В нашем эксперименте были опробованы несколько вариантов термического воздействия на плёнках разных составов. Полученные при этом результаты приведены на рис.1.10 в форме зависимостей Др/р0(?отж) и Др/р0(?л). Видно, что все кривые имеют качественно подобный ход. Но наряду с этим они обнаруживают и заметные количественные различия, на которых целесообразно остановиться подробнее.
В частности, рис.1.10,а отражает изменение магниторезистивного отношения плёнок Ре19№81 на кремнии в результате однократного отжига нескольких образцов при различных (агж (кривая 1) и многократного отжига при ступенчатом повышении и промежуточном девакуумировании одного образца (кривая 3). Видно, что на начальном этапе эти способы термообработки дают практически одинаковые результаты. Однако затем эффективность ступенчатого отжига падает. Максимальное значение Др/р0 достигается при 1огж= 450 °С и составляет 2,9 %. Отжиг при более высоких температурах вызывает уменьшение магниторезистивного эффекта. Здесь несомненно сказывается негативная роль девакуумирования образца. По-видимому, при этом на плёнке адсорбируются атмосферные газы. В результате последующего отжига они реагируют с материалом образца и повышают его дефектность, которая служит причиной увеличения удельного сопротивления и соответственно снижения магниторезистивного отношения.
На рис.1.10,а представлена также кривая 2, полученная, как и кривая 1, путём однократного отжига образцов без разгерметизации вакуумной камеры. Однако подложками для этих плёнок служили не пластины кремния, а покровные стёкла. Сравнение этих двух зависимостей оказывается не в пользу образцов на стекле. Видно, что для них при готж> 500 °С наблюдается довольно резкое уменьшение Др/р0, тогда как для образцов на кремнии тенденция к росту магниторезистивного отношения сохраняется до более высоких температур. Соответствующие максимальные значения Ар/р0 составляют 3,3 % и 3,65 %. Можно предположить, что высокотемпературный отжиг приводит к химическому взаимодействию стеклянной подложки с плёнкой, которое увеличивает дефектность последней и, в конечном счете, ведёт к снижению Др/р0. Кремний в этом отношении, по-видимому, более нейтрален.
На рис. 1.10,б показаны результаты термического воздействия на образцы плёнок Ре10№90 на кремниевых подложках. Кривая 4 и 5 представляют собой зависимости Др/р0 от температуры однократного отжига и температуры подложки соответственно. Здесь имеется возможность оценить ещё один технологический вариант. Разница начальных значений Др/р0 плёнок двух серий вполне естественна. Она обусловлено тем, что исходное состояние образцов для отжига соответствует 1п=200 °С, а для второй серии образцов минимальное („ составляет 100 °С. В области средних <п, 1отж