Магнитная анизотропия, кристаллографическая текстура и гистерезисные свойства металлических наноструктур "спиновый клапан"

• Автор: Наумова, Лариса Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Литературный обзор

1.1 Эффект гигантского магнитосопротивления

1.2 Спиновый клапан

1.2.1 Строение и основные свойства спиновых клапанов

1.2.2 Взаимодействие между ферромагнитными слоями

1.2.3 Обменное взаимодействие на границе антиферромагнетик/ферромагнетик

1.2.4 Антиферромагнитные материалы, используемые в спиновых клапанах

1.2.5 Конфигурации магнитной анизотропии в спиновых клапанах

1.3 Использование модели Стонера-Вольфарта для описания процессов перемагничивания в спиновых клапанах
1.4 Использование модели Стонера-Вольфарта для выяснения условий реализации безгистерсзисного перемагничивания спиновых клапанов
1.5 Формирование доменной структуры при леремагничивании спиновых клапанов
1.6 Влияние кристаллической структуры и текстуры на свойства спиновых клапанов
1.6.1 Микроструктура спиновых клапанов
1.6.2 Текстура в спиновых клапанах
Выводы по 1 главе
2 Методика эксперимента
2.1 Выбор объектов исследования
2.2 Приготовление спиновых клапанов методом магнетронного напыления
2.2.1 Процесс магнетронного распыления
2.2.2 Приготовленные для исследования серии образцов
2.3 Измерение скорости напыления материалов и шероховатости поверхности подложек
2.4 Вакуумный отжиг в магнитном поле
2.5 Методы рентгеновской дифрактометрии
2.6 Методика просвечивающей электронной микроскопии
2.7 Измерения намагниченности
2.8 Методика измерения магнитосопротивления
3 Исследование зависимостей основных характеристик спинового клапана от толщин магнитных и немагнитных слоев
3.1 Постановка задачи и выбор образцов для исследования
3.2 Изменение основных характеристик спиновых клапанов на основе антиферромагнетика FeMn посредством варьирования толщин антиферромагнитного и немагнитного слоев..
3.3 Изменение основных характеристик спиновых клапанов на основе антиферромагнетика Mnlr при варьировании толщин немагнитного и буферного слоя
Выводы по главе
4 Совершенство текстуры <111> и гистерезис магнитосопротивления в спиновых клапанах на основе антиферромагнетика Mnlr
4.1 Постановка задачи и выбор объектов исследования
4.2 Электронографические исследования
4.3 Дифрактометрические исследования
4.4 Текстура и магнитные свойства
4.5 Интерпретация зависимости гистерезиса от угла рассеяния текстуры
Выводы по главе
5 Гистерезис при перемагничивании спиновых клапанов с сильным и слабым межслойным взаимодействием
5.1 Постановка задачи и выбор образцов для исследования
5.2 Рентгеновские и электронно-микроскопические исследования
5.3 Измерения намагниченности и магнитосопротивления
5.4 Измерения угловых зависимостей гистерезиса свободного слоя
Выводы по главе
6 Гистерезис при перемагничивании спиновых клапанов с неколлинеарной конфигурацией магнитной анизотропии
6.1 Постановка задачи и выбор образцов
6.2 Безгистерезисное перемагничивание спиновых клапанов с неколлинеарной конфигурацией магнитной анизотропии
6.3 Оптимизация функциональных характеристик микросенсора, изготовленного на основе спинового клапана
Выводы по главе
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Благодарности
Список литературы

работы [7], в которой впервые была предложена и реализована идея спинового клапана, показаны кривая намагничивания и полевая зависимость магнитосопротивления для спинового клапана с параллельной конфигурацией магнитной анизотропии. Магнитное поле приложено параллельно оси легкого намагничивания и направлению пиннинга (ООА).
Если ось легкого намагничивания свободного слоя перпендикулярна направлению пиннинга (ОЛН±ООА) то в спиновом клапане сформирована скрещенная конфигурация магнитной анизотропии. Впервые такая конфигурация анизотропии была предложена и реализована в работе [51], при этом удалось существенно уменьшить ширину низкополевой петли гистерезиса до 4 Э. На Рисунке 10 представлены соответствующие полевые зависимости
=3 св (а) лг
с: Ф Е о СЬ) -У
о (с) У

со :е «3)
-2-10 5
Мадпеїіс Ріеісі (кА/т)
Рисунок 10. Низкополевая петля гистерезиса для спинового клапана №8оРе2о(80А)/Си(ЗОА)/ №8оРе2о(60А)/Ее5оМп5о(80А) а) параллельная конфигурация магнитной анизотропии;
b) скрещенная конфигурация магнитной анизотропии, сформированная во время напыления;
c) скрещенная конфигурация магнитной анизотропии, сформированная при отжиге и охлаждении в магнитном поле; с1) образец со скрещенной конфигурация магнитной анизотропии, сформированной во время напыления и затем отожженный и охлажденный в магнитном поле параллельном оси анизотропии пиннингованного слоя [51].
магнитосопротивления, полученные в работе [51].На Рисунке 11 схематически показано перемагничивание клапанов с параллельной и скрещенной конфигурацией магнитной анизотропии. В последнем случае, если магнитное поле (МП) направлено вдоль оси трудного намагничивания свободного слоя (МП || ООА _1_ ОЛН), то при перемагничивании свободного слоя преобладают механизмы обратимого когерентного вращения намагниченности, что и