Исследование восприимчивости и магнитных неоднородностей тонких пленок методом ферромагнитного резонанса

• Автор: Изотов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Методы локальных измерений параметров тонких магнитных пленок

1.2 Явление ферромагнитного резонанса

1.3 Выводы
ГЛАВА II СКАНИРУЮЩИЙ СПЕКТРОМЕТР ФМР. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОНКИХ МАГНИТНЫХ ПЛЕНОК

2.1 Сканирующий спектрометр ферромагнитного резонанса

2.2 Магнитная анизотропия тонких магнитных пленок

2.3 Модель магнитной пленки с одноосной и однонаправленной анизотропией

2.4. Методика определения основных параметров пленки, исходя из экспериментальных данных
2.5. Методика определения коэрцитивной силы
2.7. Выводы
ГЛАВА III ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА МАГНИТНЫЕ НЕОДНОРОДНОСТИ ТОНКИХ ПЛЕНОК
3.1. Постановка и описание эксперимента
3.2. Обсуждение и анализ экспериментальных данных
3.2.1 Расчет механических напряжений возникающих в пленке при деформации подложки изгибом
3.2.2 Коэрцитивная сила
3.2.3 Эффективная намагниченность насыщения
3.2.4 Поле одноосной магнитной анизотропии и направление ОЛН

3.2.5 Расчет эффективных значений поля магнитной анизотропии и
направления ОЛН
I 3.3. Выводы
ГЛАВА IV ФЕРРОМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС В ОДНООСНЫХ * ’ МАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ С МЕТАСТАБИЛЬНЫМ СОСТОЯНИЕМ
МАГНИТНОГО МОМЕНТА
4.1 Феноменологическое обоснование эффекта
4.2 Экспериментальное наблюдение
4.3 Особенность ФМР в одноосных магнитных пленках
4.4 Выводы
ГЛАВА V ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ ТОНКИХ ПЛЕНОК С ОДНООСНОЙ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИЕЙ
5.1 Эксперимент

5.2 Теоретический анализ
‘ 5.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Изучение магнитных свойств низкоразмерных систем является в настоящее время одним из самых важных направлений современной физики твердого тела. Это направление включает в себя исследование тонких пленок, поверхностей, различных мультислойных структур, сверхрешеток и имеет первостепенное значение для их практического использования. В частности, такие структуры широко используются в магнитной записи, в устройствах микроэлектроники, на их основе создаются разнообразные миниатюрные датчики, чувствительные к магнитным и электрическим полям, к температуре и другим физическим величинам [1-3].
Вместе с тем большой интерес к изучению низкоразмерных систем связан также с решением некоторых фундаментальных проблем физики, в том числе и физики магнитных явлений. Исследования в этой области стимулируются как открытием интересных явлений, таких, например, как гигантское магнитосопротивление [4], межслойное антиферромагнитное обменное взаимодействие [5], так и появлением принципиально новых технологий получения планарных структур, позволяющих изготавливать совершенные многослойные структуры из самых различных материалов. Это приводит к развитию принципиально новых идей и концепций, которые, в свою очередь, вызывают потребность в более глубоком и более полном теоретическом анализе моделей и, конечно, в постановке широких экспериментальных исследований.
Особое значение приобрели исследования локальных свойств низкоразмерных структур. Пространственные неоднородности магнитных свойств, обусловленные как несовершенством поверхности подложек, так и несовершенством технологии получения пленок, делают невозможным наблюдение “тонких” эффектов, осложняют понимание физической

монитора в реальном масштабе времени синхронно с разверткой магнитного поля появляется изображение спектра ФМР исследуемого участка магнитной пленки. Спектры можно записывать в файл, распечатать на принтере или вывести на двухкоординатный самописец, подключение которого к спектрометру предусмотрено. При работе со слабыми сигналами, например в случае очень тонких магнитных пленок (толщиной 100 А и менее) или в случае широких линий ФМР, предусмотрена возможность накопления сигнала. Однако следует отметить, что даже без накопления отношение сигнал/шум в спектрометре для пермаллоевой пленки толщиной 100 А составляет величину около 10.
Определение резонансного поля Нк и ширины линии ФМР АН для всех обнаруженных в спектре резонансов производится автоматически. По угловым зависимостям полей ферромагнитного резонанса, измеренным на локальных участках пленочных образцов, программно определяются основные характеристики пленок. Более подробно методика определения основных параметров, предложенная нами, будет рассмотрена далее в этой главе.
2.2 Магнитная анизотропия тонких магнитных пленок.
Одним из самых важных параметров магнитных материалов и особенно тонких пленок, как с практической, так и с теоретической точек зрения, является магнитная анизотропия. Физическая причина, лежащая в основе предпочтительного направления магнитного момента в тонких магнитных пленках может сильно отличаться от факторов, которые объясняют легкоосное выравнивание вдоль оси симметрии объемных материалов. Кроме того, величина анизотропии может значительно отличаться. В общем случае, можно выделить четыре наиболее важных типа магнитной анизотропии в тонких пленках [81,82]: