Магнитооптические свойства и магнитное упорядочение в наноструктурах Dy(1-x)Nix-Ni и Dy(1-x)(NiFe)x-NiFe

• Автор: Марков, Владимир Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 94 с. : ил.

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Магнитные свойства диспрозия

1.2. Теоретическое описание магнитных свойств редкоземельных металлов

1.3. Энергетическая структура и плотность электронных состояний Бу

1.4 Влияние дефектов структуры на магнитные свойства Бу

1.5. Интерметаллические соединения РЗМ-Зб металл

1.6 Тонкоплёночные структуры РЗМ-Зй металл

1.7. Магнитооптические эффекты в Бу

ГЛАВА. 2. Приготовление образцов. Экспериментальные методы.

Техника эксперимента

2.1. Методика получения образцов

2.2. Анализ распределения компонент по глубине пленочной структуры
с помощью Оже электронной спектроскопии
2.3. Анализ распределения компонент по глубине пленочной
структуры с помощью вторичной ионной масс- спектрометрии
2.4. Анализ энергетических спектров методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии
2.5. Магнитный круговой дихроизм
2.6 Меридиональный и полярный эффекты Керра (МЭК и ПЭК)
ГЛАВА 3. Распределение компонент в образцах и их
химическое состояние
3.1 Электронная Оже спектроскопия и вторичная ионная масс спектрометрия
3.2. Рентгеновская фото электронная спектроскопия
ГЛАВА 4. Магнитооптические и магнитные свойства пленок
4.1. Магнитный круговой дихроизм
4.1.1. Магнитооптические эффекты в переходных металлах
4.1.2. МКД пленок Dy
4.1.3. Двухслойные пленки Dy-3d металл
4.1.4. Пленки Dy, допированные 3d металлами
4.1.5. Двухслойные пленки Dyi.xNix-Ni
4.1.6 Сравнение спектров однослойных пленок Dy i.xNi(NiFe)x и спектров вклада
слоя Dy i.xNi(NiFe)x в двухслойных пленках
4.2. Полярный и меридиональный эффекты Керра
Краткие выводы из экспериментальных результатов
4.3. Обсуждение результатов
Заключение
Благодарности
Литература

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы
Диспрозий относится к материалам с высоким магнитным насыщением, востребованным в самых различных областях техники. Магнитный момент трехвалентных ионов Dy 10.65 рв- Намагниченность насыщения диспрозия в ферромагнитной фазе (Ms) существенно превышает Ms железа: при 0 К Ms(Dy) = 3000 и Ms(Fe) = 1720 Гс. Диспрозий привлекает также внимание исследователей в связи со сложной магнитной фазовой диаграммой и возможностями прикладного применения наноструктур, включающих диспрозий в сочетании с другими металлами, полупроводниками или диэлектриками. Несмотря на то, что магнитные свойства Dy представлены в классических работах и ряде монографий (например [1, 2]), постоянно предпринимаются новые исследования, приводящие к более глубокому пониманию магнетизма этого металла [3].
Высокая чувствительность параметров фазовых переходов к качеству кристалла приводит к существенным изменениям магнитных свойств диспрозия при переходе к малым частицам [4] или тонким пленкам [5]. В настоящее время физика тонкопленочных слоистых структур, включающих 3d и 4f металлы, стала одной из наиболее бурно развивающихся областей магнетизма. В таких структурах ярко проявляются эффекты сильных электронных корреляций и формируются новые свойства и эффекты, не характерные для исходных компонент структуры (например [6]). Одним из важных является вопрос о возможности изменения физических свойств 4f металла под влиянием спиновой системы 3d металла. В частности, ряд авторов наблюдали необычные магнитные эффекты в мультислоях Tb/Fe [7]и Gd/Fe [8]. В [9] наблюдалось повышение температуры перехода Dy в ферромагнитное состояние в мультислоях Dy/Fe. В ряде работ было отмечено магнитное упорядочение в тонких приграничных слоях 4f металла (толщиной 1.0-1.5 пт) под влиянием спиновой системы 3d металла (например, [10]).
Большие усилия были направлены на создание пленочных сред для магнитной записи и считывания информации на основе сплавов 3d и 4f металлов, в частности, аморфных сплавов с высокими значениями магнитооптического эффекта Керра (например, [11]). Было показано, что аморфные 3d - 4f сплавы представляют собой двух подрешеточиые структуры и, подобно редкоземельным ферритам, обладают температурой компенсации намагниченности. Магнитное упорядочение при комнатной температуре наблюдалось в сплавах, содержащих не менее 40 % Зй-металла. Что касается Dy, то,

компонент уменьшается примерно на порядок, составляет ~ 2 нм (см. рис. 3.5.д).
Аналогичные результаты получены для
Кинетическая энергия ( эВ }
Рис. 3.6. Оже - спектры в трех характерных точках профиля двухслойной пленки ШРе(5 им)- Оуо 9^1редМб(50 нм), полученной в одном цикле с пленкой Dyo.94NiFeo
Кинетическая энергия ( эВ )
Рис. 3.7. Низкоэнергетические участки Оже - спектров пленки АЧРе(5 нм)- Оуом№Рео.об(50 нм)
(рис. 3.6), полученной в одном цикле с пленкой Dy0.94NiFe0
других 3(3 металлов.
В случаях, когда при распылении Бу одновременно распылялся 3(1 металл, его присутствие в слое Бу выявлялось и на Оже спектрах и на ВИМС профилях. Чрезвычайно большое различие скоростей распыления диспрозия и 36 металлов не позволяло получать высокие концентрации последних. Однако изучение пленок с высокими концентрациями 36 металлов не входило в задачи данной работы. На рис.3.5 приведены низкоэнергетические части Оже спектров для однослойной пленки сплава Dyo.94NiFeo.06 толщиной 50 нм, полученной одновременным распылением компонент: диспрозия и пермаллоя №воРе2о (в дальнейшем для пермаллоя будет использоваться обозначение №Ре). Суммарное соотношение диспрозия и никеля в пленке по данным РФА составляет 20/1. Спектры сняты с различных глубин образца. Видно, что интенсивность пиков Оу практически неизменна на разных глубинах образца. Отметим расщепление пика вблизи