Исследование аморфных и нанокристаллических ферромагнетиков с двух- и трехмерными неоднородностями случайной анизотропии методом корреляционной магнитометрии

• Автор: Комогорцев, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 107 с. : ил

ГЛАВА 1. ВЫСОКОПОЛЕВАЯ МАГНИТОМЕТРИЯ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ И АМОРФНЫХ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Исследование низкотемпературного хода намагниченности в аморфных и

наноструктурированных ферромагнетиках

1.2. Магнитные свойства ферромагнетиков с хаотической анизотропией

1.3 Исследования приближения намагниченности к насыщению в неоднородных

ферромагнетиках

1.4. Постановка задачи

ГЛАВА 2. СПЕЦИФИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛЕНОК НА ВИБРАЦИОННОМ МАГНИТОМЕТРЕ. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ИССЛЕДУЕМЫХ ОБРАЗЦОВ

2.1 Экспериментальная установка

2.2 Особенности исследования тонких магнитных пленок. (Источники погрешности)

2.3 Образцы для исследования. Магнитная паспортизация

2.3.1 Нанокристаллические пленки Ре(С), Со(С), №(С), полученные методом импульсно-плазменного испарения
2.3.2 Мультислойные пленки Со/Рй
2.3.3 Композиционно-модулированные пленки Со/Си
2.4 Выводы главы
ГЛАВА 3. РАЗМЕРНОСТЬ СИСТЕМЫ ОБМЕННО-СВЯЗАННЫХ ЗЕРЕН И ПРИБЛИЖЕНИЕ НАМАГНИЧЕННОСТИ К НАСЫЩЕНИЮ В НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ И
АМОРФНЫХ ФЕРРОМАГНЕТИКАХ
3.1 Закон приближения намагниченности к насыщению в нанокристаллических и аморфных ферромагнетиках с произвольной размерностью системы обменно - связанных зерен
3.2 Приближение намагниченности к насыщению в нанокристаллических тонких пленках Г’е(С), Со(С) , N1(0) с размерностью системы обменно-связанных зерен 6=3
3.3 Приближение намагниченности к насыщению в мультислойных пленках СоЯМ с размерностью системы обменно-связанных зерен <1
3.4 Экспериментальное определение размерности системы обменно-связанных зерен-с! в композиционно- модулированных пленках Со/Р<1, Ге/Рсі. Со/Си с ультратонкими слоями
3.5 Выводы главы
ГЛАВА 4. ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНИТНОЙ МИКРОСТРУКТУРЫ АМОРФНЫХ И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ С ТРЕХ- И ДВУХМЕРНЫМИ НЕОДНОРОДНОСТЯМИ СЛУЧАЙНОЙ АНИЗОТРОПИИ
4.1 Влияние магнитной микроструктуры на приближение намагниченности к насыщению: теоретические оценки
4.2 Экспериментальная регистрация и прямое измерение параметров магнитных блоков по кривой намагничивания до насыщения
4.3 Характеристики магнитной микроструктуры и магнитные свойства аморфных и нанокристаллических ферромагнетиков
4.3.1. Связь коэрцитивной силы и характеристик флуктуаций анизотропии магнитного блока
4.3.2 Магнитная микроструктура двумерных ферромагнетиков Со/Рс!
4.4. Выводы главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА-

Уровень технического развития общества во все времена обуславливался знанием "секретов" приготовления материалов с необычными свойствами. В электротехнике и микроэлектронике сегодня такими материалами являются аморфные и нанокристашшческие магнитные сплавы, уникальные свойства которых имеют большие перспективы для приложений. Великолепные магнитомягкие свойства этих материалов в сочетании с дешевыми технологиями получения уже около двух десятилетий вызывают повышенный интерес инженеров и исследователей. В последнее десятилетие сделано несколько важных шагов в понимании природы этих необычных свойств. Так, выяснилось, что непосредственной причиной магнитомягкости этих материалов является формирование в них специфической магнитной микроструктуры, образующейся за счет ориентационного хаоса магнитной анизотропии на субмикронном уровне. Изучение такой магнитной и структурной неоднородности сегодня может проводиться разными способами, но самым простым является исследование кривых намагничивания до насыщения - метод корреляционной магнитометрии, разработанный в ИФ СО РАН им. Л.В. Киренского [1]. С начала 80х годов этим методом изучается неоднородная магнитная анизотропия аморфных сплавов (корреляционные радиусы Яс и величины среднеквадратичной флуктуации локальной магнитной анизотропии 1)ШК) [2]. С начала 90-х этот метод получил широкое распространение в работах магнитологов России [3], ближнего [4] и дальнего зарубежья [5-8] связанных с исследованием нанокри-сталлических и аморфных ферромагнетиков. Приоритет в развитии этих методов исследования все же остается за ИФ им. Л.В. Киренского. Так, в теоретическом исследовании Иг-натченко и Исхакова [9] показано, что кривая намагничивания содержит информацию о размерности б неоднородностей случайной анизотропии. Далее, в магнитной системе аморфных и нанокристаллических ферромагнетиков в малых полях проявляется хорошо известный эффект Имри и Ма [10], заключающийся в неустойчивости ферромагнитного состояния по отношению к действию случайно ориентированной локальной магнитной анизотропии. В этом случае магнитная структура таких материалов может быть описана ансамблем слабосвязанных магнитных блоков размером и средней анизотропией <К>. Поэтому исследования направленные на развитие методов измерения величин Иг и <К> в настоящее время актуальны. Наша работа посвящена дальнейшему экспериментальному развитию метода корреляционной магнитометрии.

уровне. В процессе получения пленок, контроль толщины индивидуальных слоев осуществлялся по времени осаждения. Точность этого метода ограничена точностью задания технологических параметров, определяющих кинетику осаждения. Поскольку здесь неизбежны некоторые неточности (для точного вычисления величины намагниченности, необходимо приведение момента насыщения к полной массе либо объему магнитных слоев), для контроля толщины слоя использовались данные рентгеновской флюоресценции. Полная масса (определяемая путем сравнения интенсивности спектральных линий с эталоном известной массы) материала относилась к количеству циклов осаждения.
Исследование термомагнитных кривых М(Т) исследуемых мультислойных пленок Co/Pd показало увеличение температурных градиентов магнитного момента при уменьшении толщины слоя Со. Зависимость величин константы Блоха В, и величин намагниченности Mo, вычисленных из указанных экспериментальных кривых М(Т) по уравнению (1.5), от tc0 приведены нарис.13(а). Видно, что величина константы В мультислойных пленок Co/Pd возрастает при уменьшении tco ниже 100 Аз~70 А. Характер зависимости B(tc0) не меняется при изменении структурного состояния Со: как для пленок с аморфными слоями Со, так и для пленок с кристаллическими слоями Со, уменьшение толщины индивидуального слоя Со приводит к увеличению величины В более чем в 6 раз. Величина намагниченности Mo, при уменьшении tco в диапазоне исследуемых толщин, уменьшается для пленок с аморфньми слоями Со на 50%, для пленок с кристаллическими слоями Со на 25%. Величины обменной константы А, рассчитанные по формуле (1.6) для пленок с различной толщиной индивидуального слоя Со (как с аморфными, так и с кристаллическими слоями Со), приведены на рис. 13(6). Видно, что до некоторой критической величины tco* величины А постоянны, затем наблюдается значительное снижение константы А в обеих сериях при уменьшении tc0 ниже to>*. В тоже время обмен в пленках с аморфными слоями Со (при данной толщине) всегда меньше обмена пленок с кристаллическими ГЦК слоями. Неравенство Аах <Ащк наблюдалось ранее [1] в тонких пленках и толстых покрытиях сплавов Со(Р) (см. пункт 1.1 ). Отметим, что по абсолютной величине обменная константа А в мультислойных пленках меньше величин обмена А в пленках и покрытиях.
Как уже сообщалось в обзорной главе, величина Bs для квазидвумерного ферромагнитного слоя, должна вдвое превышать величину Вь трехмерного ферромагнетика. Исходя из данного теоретического утверждения [28], наблюдаемое изменение величин В с уменьшением tco для пленок Co/Pd (как с аморфными, так и с кристаллическими слоями Со) не может иметь простого кристалло-геометрического описания с заменой Ао на As, по на ns.