Микроволновые и структурные особенности тонких магнитных плёнок на основе Co и Fe70Co30, получаемых методом магнетронного распыления

• Автор: Маклаков, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Содержание
Введение
I. Обзор литературы
§ 1. Магнетронное распыление
§ 1.1. Взаимодействие потока ионов с материалом
§ 1.2. Влияние газовой среды
§ 1.3. Процессы на поверхности при росте тонких плёнок
§ 2. Тонкие плёнки кобальта
§ 2.1. Статические магнитные свойства плёнок Со
§ 2.2. Динамические магнитные свойства плёнок Со
§ 2.3. Кристаллические модификации в плёнках Со
§ 2.4. Текстура в плёнках Со
§ 3. Тонкие плёнки Ре1_хСох
§3.1. Общие сведения
§ 3.2. Магнитные свойства плёнок Ре).хСох
§ 4. Тонкие композиционные плёнки (Ре1.хСох)1.у(8Ю2)у
§4.1. Общие сведения
§ 4.2. Жидкофазные методы получения
§ 4.3. Газофазные методы получения
§ 5. Микроволновые магнитные свойства тонких плёнок
§ 6. Постановка задачи
II. Оборудование для получения тонких плёнок
III. Экспериментальная часть
§ 7. Получение плёнок Со
§ 8. Получение плёнок Те7оСоз0
§ 9. Получение композитных плёнок (Ре7оСозо)1-х(8Ю2)х
§ 10. Методы исследования
§ 10.1. Магнитная радиоспектроскопия
§ 10.2. Магнитостатические измерения
§ 10.3. Просвечивающая электронная микроскопия
§ 10.4. Рентгеновская дифрактометрия
§ 10.5. Интерференционная микроскопия
§ 10.6. Электрическое сопротивление тонких плёнок
§ 10.7. Сканирующая электронная микроскопия
§ 10.8. Гамма-резонансная спектроскопия
IV. Экспериментальные результаты и их обсуждение
§11. Тонкие плёнки Со
§ 11.1. Частота естественного ферромагнитного резонанса плёнок Со
§ 11.2. Кристаллическая текстура плёнок Со
§ 11.3. Магнитная анизотропия плёнок Со
§ 12. Тонкие плёнки Ге70Созо
§ 13. Композиционные плёнки (Ре7оСозо)і.х(8Ю2)х
§ 14. Эффект Мёссбауэра в плёнках Те70Соз0 и (Ре7оСозо)95(8Ю2)5
§ 15. Многослойные структуры на основе Ре70Созо и 8Ю2
Выводы
Список литературы
Введение
Для развития современной электронной техники необходимо создание материалов с высоким значением магнитной проницаемости. В силу закона Снука, тонкие плёнки обладают максимальным значением магнитной проницаемости среди объектов иной геометрической формы, изготовленных из одного ферромагнитного материала [1]. Тонкие магнитные плёнки интенсивно исследуются в связи с созданием электрофизических устройств: средств для хранения информации высокой плотности, датчиков магнитного поля и устройств для СВЧ диапазона. Наиболее широко изучают корреляции между структурой и магнитными свойствами плёнок на основе твёрдых растворов Р'е1_хСох и Гс,_хМх, что объясняется высоким значением намагниченности насыщения М„ данных веществ. Для фундаментальных исследований используют плёнки кобальта, который обладает одноосной магнитной анизотропией. Подробно исследована взаимосвязь между строением и коэрцитивной силой Нс магнитных плёнок [2]. При этом не выявлено структурных параметров, определяющих величину статической магнитной проницаемости ц0-
Вакуумные методы нанесения тонких плёнок позволяют получать объекты высокой плотности, однородности и чистоты. Выбор метода перевода вещества в газовую фазу определяет энергию и состав потока частиц, оседающих на подложку. При этом, изменение данных параметров приводит к существенному изменению строения и магнитных свойств тонких плёнок [3]. Данный эффект возможно использовать для получения тонких магнитных плёнок с заданными статическими и микроволновыми свойствами [4, 5]. Дополнительной возможностью управления свойствами тонких магнитных плёнок является возможность формирования плёнок композиционного строения, состоящих из частиц ферромагнетика и диэлектрика. Данные объекты, полученные сораспылением в вакууме, относятся к типу самоорганизующихся структур. В зависимости от состава
О 1 2 3 4 S 6 7 8 9 10 11 12 13 14 granule size (nm)
Рис. 29. Планарное изображение электронной микроскопии и распределение частиц FeCo по размерам при сораспылении с использованием ВЧ магнетронов.
Коэрцитивная сила данных плёнок немонотонно изменяется в зависимости от состава плёнок (рис. 30) [99, 101, 102]. Согласно теории [2, 103], ферромагнитные свойства композиционного материала достигаются при условии
(D+S)< Lex, где (2)
D - размер ферромагнитной частицы, S - толщина прослойки между частицами, Lex - длина обменного взаимодействия. При этом
LeX = Jfp где (3)
А - константа обменной жёсткости ([104], стр. 438), К) - константа магнитокристаллической анизотропии индивидуальной частицы. Уменьшение размера частиц ферромагнетика приводит к существенному уменьшению эффективного коэффициента магнитной анизотропии
Keff = % где (4)
п - количество частиц ферромагнетика, находящихся в объёме пространства, ограниченном Lex (hj). Для Fe65Co35 Lex ~ 30 нм [99]. Уменьшение магнитной анизотропии приводит к уменьшению коэрцитивной
0 = 0.6 D0 = З.Зпт