Исследование магнитных свойств и приповерхностной микромагнитной структуры Fe- и Co-обогащенных аморфных лент и микропроволок

• Автор: Мельников, Виталий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Место защиты: Б.м.
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Глава 1. Аморфные материалы

1.1 Аморфные материалы. Способы получения. Методы исследования

1.2 Способы получения аморфных лент и проволок

1.3 Магнитные свойства аморфных лент и проволок и методы их исследования

1.4 Доменная структура и процессы перемагничивания аморфных лент и проволок '

1.5 Микромагнитная структура и ГМИ

1.6 Влияние термической, термомагнитной обработки и внешних напряжений на магнитные свойства аморфных лент и проволок

Глава 2. Методики эксперимента и изучаемые образцы

2.1. Магнитооптическая установка для измерения приповерхностных магнитных свойств ферромагнитных материалов

2.2 Изучаемые образцы

2.3 Анализ погрешностей эксперимента

Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение
3.1. Магнитооптическое исследование микромагнитной структуры и процессов намагничивания Fego.5Nb7.5B 12 аморфных лент
3.2. Магнитооптическое исследование микромагнитной структуры и процессов намагничивания Бе- и Со-обогащенных аморфных лент
3.3. Магнитооптическое исследование микромагнитной структуры и процессов намагничивания МРе/Си и 8 ШМЛ/ИЬ микропроволок
Основные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе
Список литературы

Актуальность темы
Первые аморфные магнитные пленки были получены в начале 60-х годов прошлого столетия, а в начале 70-х годов, когда были разработаны высокоэффективные методы получения аморфных сплавов в виде тонких лент и проволок, началось широкое экспериментальное исследование указанных материалов и активное их практическое внедрение в технику. Наибольшее практическое применение аморфные материалы получили в качестве сенсорных элементов при изготовлении высокочувствительных датчиков магнитных полей, напряжений, низкого давления и деформаций. При этом область применения указанных материалов непрерывно расширяется. Существенно то, что благодаря возможности широкого использования аморфных материалов в современной микроэлектронике при относительно низкой цене изготовления и уникальным магнитным свойствам интерес к исследованию аморфных материалов не ослабевает и по настоящее время.
Недавно новый класс нанокристаллических магнитных материалов был получен методом контролируемой кристаллизации расплавленного аморфного прекурсора [1, 2]. Эти материалы вызвали большой интерес благодаря уникальным магнитным, механическим и кинетическим свойствам. Сплавы Г'еМВ на основе железа с М: Ух, Та, Мо или N6 (ИАМОРЕРМ) оказались наиболее заслуживающими внимания, поскольку они имели более простой состав и исключительные магнитомягкие свойства [2, 3] даже по сравнению с таким популярным сплавом, как БШЕМЕТ (БеСиМ^В) [1]. Объемные магнитные свойства ЕеМВ (и, в частности, ЕеМЬВ) сплавов изучались с помощью различных экспериментальных методов (см., например, [2-10]). Было обнаружено, что РеЫЬВ сплавы после отжига в температурной области 200-800 °С ведут себя как материалы с двумя (аморфной и нанокристаллической) ферромагнитными фазами. При этом объем появляющейся после отжига нанокристаллической фазы зависит от температуры обработки исходного

сплава, а соотношение аморфной и нанокристаллической фракций в значительной степени влияет на магнитные свойства отожженных сплавов. Анализ существующих данных показал, что приповерхностные магнитные свойства и микромагнитная структура (равновесное распределение намагниченности) для указанных выше материалов не изучалась. Вместе с тем известно, что важную роль в формировании магнитных свойств магнитных материалов играет их поверхность. Установлено, что неоднородность в структуре и химическом составе аморфных материалов приводят к значительному увеличению (вплоть до 10 раз) приповерхностных значений коэрцитивной силы Не и поля насыщения //5 по сравнению с объемными значениями Нс и Н5 [11, 12]. Таким образом, исследование приповерхностных магнитных свойств вышеуказанных сплавов с целью получения совершенных магнитомягких материалов безусловно представляет интерес. Здесь уместно отметить, что поиск новых, перспективных для различных практических приложений материалов непрерывно продолжается. В связи с этим наше внимание было также обращено на комплексное исследование приповерхностной микромагнитной структуры и магнитных характеристик аморфных Со- и Ре- обогащенных (типа Fe56C07Ni7Zr7.5Nb2.5B20, Ре52СоюУЬ8Вз0, СобзРеуггюВго, Со62Ре10гг8В2о, Со60Ре10гг1оВ2о, Со50Ре202г10В20) сплавов, характеризующихся различающимися, но близкими к нулю значениями магнитострикции, а также изучение влияния термической обработки на указанные выше свойства.
Кроме того, в последнее время уделяется большое внимание изучению физических свойств нанокомпозитных микропроволок, состоящих из проводящей внутренней сердцевины и магнитомягкой внешней оболочки [13-17]. Микронные размеры этих материалов обуславливают их широкое применение в миниатюризированных устройствах современной микроэлектроники. В частности, они применяются в качестве высокочувствительных датчиков магнитных полей [13], функциональные особенности которых основаны на использовании магнитополевой зависимости гигантского магнитоимпеданса (ГМИ), обнаруженного в аморфных, нанокристаллических и нанокомпозитных материалах. Наличие хорошо

интенсивности отраженного света, подается на вход АЦП Е-24. Фактически в данном случае регистрируется относительное изменение интенсивности отраженного света при изменении амплитуды
перемагничивающего изучаемый образец поля. На второй вход АТТП подается напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля в зазоре электромагнита. Магнитное поле регистрируется датчиком Холла, закрепленным между тубусами микроскопа таким образом, чтобы фиксировать значения поля на участке проведения измерения. Указанные сигналы с АЦП поступают на компьютер, где они регистрируются с помощью программы «Power Graph». Дальнейшая обработка результатов производится с использованием специальной программы, пересчитывающей измеряемые величины в зависимость приведенных значений намагниченности M/Ms (Ms — намагниченность насыщения) от величины Н. При этом возможны измерения зависимостей 8(H)/5s °с M(H)/MS (8s - значение ЭЭК при М = Ms) при изменении внешнего магнитного поля Н от 0 до +HS, а также от -Н5 до +HS и от +HS до -Hs (Hs - поле насыщения образца)
Изучаемые образцы вместе с электромагнитом устанавливались на предметном столике микроскопа, снабженном двумя микроподачами,
позволяющими перемещать образец в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точностью до ±1 мкм.
Поляризация света осуществлялась с помощью поляризатора Глана-Томпсона (степень поляризации ~10"4), снабженного лимбом,
позволяющим выставлять угол поляризации с точностью -0.5°.
Основные технические данные установки:
— минимальная величина регистрируемого относительного
изменения интенсивности отраженного от
перемагничиваемого образца света составляет 5x10'5;
— минимальный диаметр изучаемого локального участка
образца с учетом увеличения микроскопа равен 20 мкм.
Приповерхностные магнитные характеристики для изучаемых образцов были измерены на вышеописанной установке с помощью экваториально эффекта Керра (ЭЭК), 8. В случае ЭЭК магнитное поле