Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd

Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd

Робота стосується встановлення загальних закономірностей, яких пов’язано з впливом товщини окремих шарів феромагнетика, кількости повторювань і температури термооброблення мультишарів на основі Co і Gd на їхні магнетні властивості, такі як коерцитивна сила, намагнетованість наситу та залишкова намаг...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Datum:2014
Hauptverfasser: Воробйов, С.І., Дехтярук, Л.В., Чорноус, А.М., Шабельник, Т.М.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainian
Veröffentlicht: Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2014
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/107165
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd / С.І Воробйов., Л.В. Дехтярук, А.М. Чорноус, Т.М. Шабельник // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2014. — Т. 12, № 2. — С. 405–414. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-107165
record_format dspace
spelling Воробйов, С.І.
Дехтярук, Л.В.
Чорноус, А.М.
Шабельник, Т.М.
2016-10-14T13:25:46Z
2016-10-14T13:25:46Z
2014
Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd / С.І Воробйов., Л.В. Дехтярук, А.М. Чорноус, Т.М. Шабельник // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2014. — Т. 12, № 2. — С. 405–414. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.
1816-5230
PACS numbers: 68.55.jd, 75.30.Gw, 75.50.Kj, 75.60.Ej, 75.70.Ak, 81.40.Rs, 85.70.Kh
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/107165
Робота стосується встановлення загальних закономірностей, яких пов’язано з впливом товщини окремих шарів феромагнетика, кількости повторювань і температури термооброблення мультишарів на основі Co і Gd на їхні магнетні властивості, такі як коерцитивна сила, намагнетованість наситу та залишкова намагнетованість. Показано, що зміна магнетних властивостей відбувається через зростання дефектности інтерфейсів та утворення на них аморфного твердого розчину вже на стадії конденсації. Термооброблення призводить до часткового руйнування інтерфейсів і збільшення концентрації твердого розчину в системі. Коефіцієнт прямокутности петель гістерезису систем має значення, близькі до одиниці. При зміні кута орієнтації зразки в паралельній геометрії міряння характеризуються анізотропією магнетних властивостей у площині плівки.
Работа посвящена установлению общих закономерностей, связанных с влиянием толщины отдельных слоёв ферромагнетика, количества повторений и температуры термообработки мультислоёв на основе Co и Gd на их магнитные свойства, такие как коэрцитивная сила, намагниченность насыщения и остаточная намагниченность. Показано, что изменение магнитных свойств происходит за счёт роста дефектности интерфейсов и образования на них аморфного твёрдого раствора уже на стадии конденсации. Термообработка приводит к частичному разрушению интерфейсов и увеличению концентрации твёрдого раствора в системе. Коэффициент прямоугольности петель гистерезиса систем имеет значения, близкие к единице. При изменении угла ориентации образцы в параллельной геометрии измерения характеризуются анизотропией магнитных свойств в плоскости плёнки.
The paper is devoted to the general regularities, which are concerned with the influence of thickness of the individual layers of ferromagnet, the number of repetitions, and the temperature of heat treatment of the multilayers based on Co and Gd on their magnetic properties such as the coercivity, the saturation of magnetization, and the residual magnetization. As shown, the change of magnetic properties is caused by both the growth of interface imperfection and the formation of amorphous solid solution at the condensation stage. The heat treatment leads to both the partial destruction of interfaces and the increase of concentration of the solid solution in a system. The squareness ratio of hysteresis loops for systems at issue is close to one. In the case of change of orientation angle, the samples in a parallel geometry of measurement are characterized by the anisotropy of magnetic properties in a plane of film.
Роботу виконано за НДР № 0112U001381, № 0113U000137c та індивідуальним ґрантом МОН України для проходження стажування в провідних закордонних університетах (2012–2013 рр.) у Інституті Жана Ламура університету Лотаринґії (м. Нансі, Франція).
uk
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd
spellingShingle Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd
Воробйов, С.І.
Дехтярук, Л.В.
Чорноус, А.М.
Шабельник, Т.М.
title_short Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd
title_full Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd
title_fullStr Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd
title_full_unstemmed Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd
title_sort магнетні властивості приладових структур на основі co та gd
author Воробйов, С.І.
Дехтярук, Л.В.
Чорноус, А.М.
Шабельник, Т.М.
author_facet Воробйов, С.І.
Дехтярук, Л.В.
Чорноус, А.М.
Шабельник, Т.М.
publishDate 2014
language Ukrainian
container_title Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
publisher Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
format Article
description Робота стосується встановлення загальних закономірностей, яких пов’язано з впливом товщини окремих шарів феромагнетика, кількости повторювань і температури термооброблення мультишарів на основі Co і Gd на їхні магнетні властивості, такі як коерцитивна сила, намагнетованість наситу та залишкова намагнетованість. Показано, що зміна магнетних властивостей відбувається через зростання дефектности інтерфейсів та утворення на них аморфного твердого розчину вже на стадії конденсації. Термооброблення призводить до часткового руйнування інтерфейсів і збільшення концентрації твердого розчину в системі. Коефіцієнт прямокутности петель гістерезису систем має значення, близькі до одиниці. При зміні кута орієнтації зразки в паралельній геометрії міряння характеризуються анізотропією магнетних властивостей у площині плівки. Работа посвящена установлению общих закономерностей, связанных с влиянием толщины отдельных слоёв ферромагнетика, количества повторений и температуры термообработки мультислоёв на основе Co и Gd на их магнитные свойства, такие как коэрцитивная сила, намагниченность насыщения и остаточная намагниченность. Показано, что изменение магнитных свойств происходит за счёт роста дефектности интерфейсов и образования на них аморфного твёрдого раствора уже на стадии конденсации. Термообработка приводит к частичному разрушению интерфейсов и увеличению концентрации твёрдого раствора в системе. Коэффициент прямоугольности петель гистерезиса систем имеет значения, близкие к единице. При изменении угла ориентации образцы в параллельной геометрии измерения характеризуются анизотропией магнитных свойств в плоскости плёнки. The paper is devoted to the general regularities, which are concerned with the influence of thickness of the individual layers of ferromagnet, the number of repetitions, and the temperature of heat treatment of the multilayers based on Co and Gd on their magnetic properties such as the coercivity, the saturation of magnetization, and the residual magnetization. As shown, the change of magnetic properties is caused by both the growth of interface imperfection and the formation of amorphous solid solution at the condensation stage. The heat treatment leads to both the partial destruction of interfaces and the increase of concentration of the solid solution in a system. The squareness ratio of hysteresis loops for systems at issue is close to one. In the case of change of orientation angle, the samples in a parallel geometry of measurement are characterized by the anisotropy of magnetic properties in a plane of film.
issn 1816-5230
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/107165
citation_txt Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd / С.І Воробйов., Л.В. Дехтярук, А.М. Чорноус, Т.М. Шабельник // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2014. — Т. 12, № 2. — С. 405–414. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.
work_keys_str_mv AT vorobiovsí magnetnívlastivostípriladovihstrukturnaosnovícotagd
AT dehtâruklv magnetnívlastivostípriladovihstrukturnaosnovícotagd
AT čornousam magnetnívlastivostípriladovihstrukturnaosnovícotagd
AT šabelʹniktm magnetnívlastivostípriladovihstrukturnaosnovícotagd
first_indexed 2025-11-25T22:54:30Z
last_indexed 2025-11-25T22:54:30Z
_version_ 1850575540354809856
fulltext 405 PACS numbers: 68.55.jd, 75.30.Gw, 75.50.Kj, 75.60.Ej, 75.70.Ak, 81.40.Rs, 85.70.Kh Магнетні властивості приладових структур на основі Co та Gd С. І. Воробйов, Л. В. Дехтярук  , А. М. Чорноус, Т. М. Шабельник Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, 40007 Суми, Україна *Харківський національний університет будівництва та архітектури, вул. Сумська, 40, 61002 Харків, Україна Робота стосується встановлення загальних закономірностей, яких пов’язано з впливом товщини окремих шарів феромагнетика, кількости повторювань і температури термооброблення мультишарів на основі Co і Gd на їхні магнетні властивості, такі як коерцитивна сила, намагнетова- ність наситу та залишкова намагнетованість. Показано, що зміна магнет- них властивостей відбувається через зростання дефектности інтерфейсів та утворення на них аморфного твердого розчину вже на стадії конденса- ції. Термооброблення призводить до часткового руйнування інтерфейсів і збільшення концентрації твердого розчину в системі. Коефіцієнт прямо- кутности петель гістерезису систем має значення, близькі до одиниці. При зміні кута орієнтації зразки в паралельній геометрії міряння харак- теризуються анізотропією магнетних властивостей у площині плівки. The paper is devoted to the general regularities, which are concerned with the influence of thickness of the individual layers of ferromagnet, the number of repetitions, and the temperature of heat treatment of the multilayers based on Co and Gd on their magnetic properties such as the coercivity, the satura- tion of magnetization, and the residual magnetization. As shown, the change of magnetic properties is caused by both the growth of interface imperfection and the formation of amorphous solid solution at the condensation stage. The heat treatment leads to both the partial destruction of interfaces and the in- crease of concentration of the solid solution in a system. The squareness ratio of hysteresis loops for systems at issue is close to one. In the case of change of orientation angle, the samples in a parallel geometry of measurement are characterized by the anisotropy of magnetic properties in a plane of film. Работа посвящена установлению общих закономерностей, связанных с влиянием толщины отдельных слоёв ферромагнетика, количества повто- рений и температуры термообработки мультислоёв на основе Co и Gd на Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2014, т. 12, № 2, сс. 405–414  2014 ІМÔ (Інститут металофізики ім. Ã. В. Курдюмова ÍАÍ Óкраїни) Íадруковано в Óкраїні. Ôотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 406 С. І. ВОРОБЙОВ, Л. В. ДЕХТЯРÓК, А. М. ЧОРÍОÓС, Т. М. ШАБЕЛЬÍИК их магнитные свойства, такие как коэрцитивная сила, намагниченность насыщения и остаточная намагниченность. Показано, что изменение магнитных свойств происходит за счёт роста дефектности интерфейсов и образования на них аморфного твёрдого раствора уже на стадии конден- сации. Термообработка приводит к частичному разрушению интерфейсов и увеличению концентрации твёрдого раствора в системе. Коэффициент прямоугольности петель гистерезиса систем имеет значения, близкие к единице. При изменении угла ориентации образцы в параллельной гео- метрии измерения характеризуются анизотропией магнитных свойств в плоскости плёнки. Ключові слова: мультишари, коерцитивна сила, намагнетованість наси- ту, залишкова намагнетованість, аморфний твердий розчин, магнетна анізотропія. (Отримано 13 травня 2014 р.) 1. ВСТУП Основні магнетні характеристики, такі як коерцитивна сила (Нс), намагнетованість наситу (Ms) та залишкова намагнетованість (Mr), для плівкових систем є важливими з точки зору їх використання як високощільні носії інформації. Для виготовлення останніх викори- стовуються матеріяли з прямокутньою петлею гістерезису, що ха- рактеризується коефіцієнтом прямокутности, який визначається за співвідношенням Mr/Ms. Інформація зберігається у вигляді за- лишкової намагнетованости, яка визначає величину сиґналу, що зчитується, та рівня співвідношення сиґнал–шум. Коерцитивна сила матеріялу носія відповідає за стабільність збереження записа- ної інформації. При відносно великій коерцитивній силі потрібно прикладати більше магнетне поле, щоб перемагнетувати матеріял, а це конструктивно складна задача, яка призводить до збільшення собівартости готового виробу. Ó свою чергу, мала величина коерци- тивної сили не забезпечує стабільність зберігання інформації, адже матеріял може перемагнетуватися під впливом випадкового зовні- шнього магнетного поля. Плівкові системи на основі Co і рідкісно- земельних металів відповідають вимогам щодо високих магнетних характеристик носіїв інформації, а деякі з них (наприклад, Co і Gd) мають нанокристалічну структуру [1] та є перспективними матері- ялами для виготовлення високощільних носіїв для запису і збере- ження інформації. При збільшенні щільности запису зменшується площа, на яку записується один біт інформації, та, як наслідок, відстань між ко- мірками пам’яти. А це вимагає зменшити поле, яке перемагнетовує матеріял, оскільки зростає ймовірність перемагнетування сусідніх бітів. Зменшити поле можна використавши локальний підігрів ли- МАÃÍЕТÍІ ВЛАСТИВОСТІ ПРИЛАДОВИХ СТРÓКТÓР ÍА ОСÍОВІ Co ТА Gd 407 ше тієї ділянки, яка виділяється під один біт [2]. Але при цьому дія температури може викликати структурні зміни в матеріялі. Тому одержання нових матеріялів із значенням Mr/Ms1 та стабільними магнетними властивостями в робочому діяпазоні тем- ператур є актуальною задачею. Ó зв’язку з цим, нами було одержа- но серію зразків плівкових систем на основі Co і Gd та досліджено їх магнетні властивості. 2. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ Плівкові зразки на основі Co і Gd одержувались у робочому об’ємі високовакуумної установки Alliance Concept DP методом магнет- ронного осадження в атмосфері інертного газу Ar. Пара металів конденсувалася пошарово на полікристалічне кремнійове підлож- жя при температурі Тп300 К, з кількістю повторювань n2–8. Íа підложжя попередньо було нанесено шар оксиду кремнію товщи- ною 100 нм та двошарова плівка Та(2)/Pt(5) (у дужках зазначено товщину в нм). Ефективна товщина шарів Gd зберігалася постійною (dGd2 нм), в той час для шарів Co вона змінювалась і складала dСо2 і 5 нм. Для запобігання окисненню, плівкові зразки покривались двоша- ровою плівкою Та(5)/Pt(5). Таким чином мультишари мали таку структуру Ta(5)/Pt(5)/[Co(х)/Gd(2)]n/Ta(2)/Pt(5)/SiO(100)/Si (х — товщина шару Co). Термообробка зразків здійснювалась у вакуумі за схемою «нагрі- ваннявитримка при Тв700 К впродовж 15 хв. при Твохолод- ження до кімнатної температури». Магнетні властивості мультишарів досліджувались методом віб- раційної магнетометрії (прилад VSM Lake Shore 7400) при кімнат- них температурах, при двох орієнтаціях зразка відносно зовніш- нього магнетного поля: — лінії індукції магнетного поля були направлені паралельно поверхні зразка (паралельна геометрія); — лінії індукції магнетного поля були направлені перпендику- лярно поверхні зразка (перпендикулярна геометрія). Структурно-фазовий стан плівкових систем досліджувався мето- дом електронографії з використанням приладу ПЕМ-125К, який працював у мікродифракційному режимі без введеної селекторної діяфрагми. Електронографічні дослідження показали, що плівкові зразки у щойносконденсованому стані та після термообробки мають фазовий склад ÃЩП-CoÃЦК-Соквазиаморфний Gd. Подібний результат мав місце у тришарових плівках Со/Gd/Со, детальне дослідження фазового складу яких наведено і обговорювалося нами в роботах [3, 4]. 408 С. І. ВОРОБЙОВ, Л. В. ДЕХТЯРÓК, А. М. ЧОРÍОÓС, Т. М. ШАБЕЛЬÍИК 3. МАГНЕТНІ ВЛАСТИВОСТІ Дослідження магнетних властивостей мультишарів, показали що товщина окремих шарів Со(х), кількість повторювань (n) та термоо- бробка впливають на коерцитивну силу, намагнетованість наси- чення і залишкову намагнетованість. Íа рисунку 1 наведено типові залежності намагнетованости від прикладеного зовнішнього магнетного поля в напрямку легкої осі намагнетування для систем у щойносконденсованому стані та після термообробки. Спочатку проаналізуємо й відмітимо деякі закономірності впли- ву товщини прошарку з Со, кількости повторювань та температури термообробки на величину коерцитивної сили плівкових систем. По-перше, при збільшенні кількости повторювань не залежно від ефективної товщини прошарків з Со, величина коерцитивної сили збільшується. Такий результат може бути пов’язаний з тим, що при збільшенні кількости повторювань, інтерфейси стають більш дефе- ктними. Подібний результат спостерігався авторами [5] на прикла- ді системи Gd/Fe. Íими було зроблено висновок про те, що чим ме- нші значення мають товщини шарів системи, тим руйнування інте- рфейсів наступає з меншою періодичністю. По-друге, величина коерцитивної сили суттєво зростає після термообробки, що може свідчити про часткове або повне руйнуван- ня інтерфейсів між шарами, а також збільшення концентрації фази ÃЦК-Со. Можливо, що при термовідпалюванні на роздільчій межі Со/Gd за рахунок термодифузії, відбувається утворення аморфного твердого розчину (Со, Gd), який нами електронографічно не фіксу- ється. Хоча за даними АСМ, уже на стадії конденсації на роздільчій а б Рис. 1. Залежність намагнетованости від напружености прикладеного зов- нішнього магнетного поля при паралельній геометрії міряння у напрямку легкої осі намагнетування для мультишарів із різною кількістю повторю- вань до (а) і після термообробки (б). МАÃÍЕТÍІ ВЛАСТИВОСТІ ПРИЛАДОВИХ СТРÓКТÓР ÍА ОСÍОВІ Co ТА Gd 409 межі утворюється буферний шар. Згідно з [6] такі розчини мають ферімагнетне впорядкування, для яких величина коерцитивної си- ли має більше значення порівняно з феромагнетиками. Оціночний розрахунок загальної концентрації атомів Со і Gd у си- стемі за умови, що при термовідпалюванні відбулося повне перемі- шування шарів Со і Gd, було виконано за наступною формулою [7]: 1 Co Co Co Со 1 1 Co Co Co Gd Gd Gd D d с D d D d         , (1) де D — густина,  — молярна маса елементів, d — ефективна тов- щина плівки для кожного шару відповідно. Авторами [7] було показано, що ця формула справедлива як для стопів, яких одержано одночасним напорошенням, так і для тих, які утворилися внаслідок термооброблення. Розрахунки на основі (1) показали, що при товщинах прошарків dСо2 нм і dGd2 нм загальна концентрації атомів Со та Gd складає 75% і 25%, а при dСо5 нм і dGd2 нм 88% та 12% відповідно. З цього можна зробити висновок, що при таких концентраціях зали- шається відносно велика кількість атомів Со, яких не задіяно у фо- рмуванні твердого розчину при перебігу процесів взаємної дифузії. Таким чином, після термообробки плівкова система може предста- вляти собою шарувату структуру із чергуванням феро- і ферімагне- тних шарів, останній знаходиться в квазиаморфному стані. По-третє, величина коерцитивної сили як у щойносконденсова- ному стані, так і після термооброблення зменшується при збіль- шенні ефективної товщини прошарків з Со. Такий результат може бути пов’язаний зі зміною ширини доменних стінок, для яких ве- Рис. 2. Залежність величини коерцитивної сили мультишарів у паралель- ній геометрії вимірювання при орієнтації прикладеного зовнішнього маг- нетного поля в напрямку легкої осі намагнетування від кількости повто- рювань, товщини прошарку з Со та температури термооброблення. 410 С. І. ВОРОБЙОВ, Л. В. ДЕХТЯРÓК, А. М. ЧОРÍОÓС, Т. М. ШАБЕЛЬÍИК личина розмагнетувального поля є обернено пропорційною товщині плівки. Через таке вектор намагнетованости орієнтується в площи- ні плівки і перехід між доменами відбувається в цій же площині [8]. Розглянемо вплив кількости повторювань, ефективної товщини прошарку з Со та температури термообробки на величину залишко- вої намагнетованости і намагнетованости насичення. З даних, на- ведених на рис. 3, видно, що ці залежності майже повторюють одна одну, оскільки розглянуті системи характеризуються великим ко- ефіцієнтом прямокутности петлі гістерезису, що буде обговорено пізніше. При збільшенні кількости повторювань і товщини проша- рку Со як у щойносконденсованому стані, так і після термообробки величина Mr і Ms зростає. Це обумовлено збільшенням товщини і концентрації феромагнетного компонента, що як наслідок призво- дить до зменшення товщини доменних стінок. Хоча, як було нами показано раніше, зі збільшенням періодичности повторювань від- бувалося зростання коерцитивної сили, і це суперечить останньому висновку. Але можна зробити припущення, що в нашому випадку між собою конкурують два механізми, які надають внесок у магне- тні властивості всієї системи. З одного боку, це утворення ферімаг- нетного твердого розчину і руйнування інтерфейсів між шарами, а з іншого боку, збереження відносно високої концентрації феромагне- тного компонента. Íа нашу думку, другий фактор домінує над пе- ршим, причому зростання величини Mr і Ms від n відбувається си- льніше, де ефективна товщина Со більша. Після термооброблення зразків до Тв700 К величини Mr і Ms для систем з dСо5 нм зменшуються в середньому на 54% в порів- нянні зі щойносконденсованими плівками. Цей результат має ті ж а б Рис. 3. Залежність величини залишкової намагнетованости і намагнетова- ности наситу мультишарів у паралельній геометрії міряння при орієнтації прикладеного зовнішнього магнетного поля в напрямку легкої осі намаг- нетування від кількости повторювань, товщини прошарку з Со та темпе- ратури термооброблення. МАÃÍЕТÍІ ВЛАСТИВОСТІ ПРИЛАДОВИХ СТРÓКТÓР ÍА ОСÍОВІ Co ТА Gd 411 причини, які впливають на величину Нс. Після термообробки від- бувається утворення аморфного твердого розчину (Со, Gd), який має ферімагнетне впорядкування з температурою Кюрі, вищою аніж для Gd ( Gd 293 К С   [9]). Внаслідок цього переміщується точ- ка компенсації відносно кімнатної температури, магнетні моменти такого розчину направлені антипаралельно до магнетних моментів Со і спостерігається зменшення Mr і Ms та зростання Нс. Що стосу- ється даних для систем, в яких dСо  2 нм, то можливо ферімагнетне впорядкування переважає, внаслідок чого не переміщується точка компенсації відносно кімнатної температури. Ó таблиці наведено дані розрахунків коефіцієнта прямокутности петель гістерезису, аналізуючи які можна зробити висновок, що всі досліджені зразки при орієнтації зовнішнього магнетного поля в напрямку легкої осі намагнетування мають дуже високі показники КП. Термооброблення не істотно впливає на величину КП, хоча в більшості випадків він зменшується в середньому до 2%. Дослідження магнетних характеристик при зміні орієнтації зра- зка в паралельній геометрії вимірювання (рис. 4) показали, що ха- рактер залежности змінюється та відбувається деформація петлі гістерезису. Це пов’язано з анізотропією магнетних властивостей систем у площині плівки. Така поведінка намагнетованости від прикладеного зовнішнього магнетного поля свідчить про те, що процеси намагнетування і пе- ремагнетування відбуваються відповідно до моделі Стонера– Вольфарта, шляхом когерентного обертання векторів Ms [10]. Згід- но з цією моделлю, магнетні моменти всіх атомів залишаються па- ралельними один до одного в будь який момент часу, мінімізуючи таким чином обмінну енергію системи. Проте цей процес потребує подолання енергетичного бар’єру, висота якого визначається роз- магнетувальним полем. ТАБЛИЦЯ. Значення величини коефіцієнта прямокутности (КП) петлі гістерезису мультишарів. КП Плівкова система Тв300 К Тв700 К [Co(2)/Gd(2)]2 0,996 0,988 [Co(2)/Gd(2)]4 0,989 0,972 [Co(2)/Gd(2)]6 0,983 0,987 [Co(2)/Gd(2)]8 0,982 — [Co(5)/Gd(2)]2 0,991 0,995 [Co(5)/Gd(2)]4 0,998 0,989 [Co(5)/Gd(2)]6 0,988 0,969 [Co(5)/Gd(2)]8 0,999 0,995 412 С. І. ВОРОБЙОВ, Л. В. ДЕХТЯРÓК, А. М. ЧОРÍОÓС, Т. М. ШАБЕЛЬÍИК Термооброблення плівкових зразків не призводить до істотної зміни величини залишкової намагнетованости, і в таких системах зберігається анізотропія в площині плівки. Ці особливості розши- рюють межі застосування таких систем у приладобудуванні, зокре- ма, їх можна використати для виготовлення чутливих елементів датчиків положення. Типові залежності намагнетованости від орієнтації зразка відно- сно величини повздовжнього зовнішнього магнетного поля наведе- но на рис. 5, а. Аналіз цих даних показує, що при переході від пара- лельної геометрії міряння до перпендикулярної відбувається зрос- тання коерцитивної сили (рис. 5, б, в). Íа залежностях Нс від  можна виділити дві ділянки з різною мо- нотонністю зміни коерцитивної сили. В інтервалі кутів від 0 до 60 зростання величини Нс відбувається не більше ніж у 2 рази (залежно від ефективної товщини прошарків із Со). Збільшення кута від 60 до 90 спричинює різке зростання величини Нс. Такі результати обумовлено тим, що вектор намагнетованости плівки знаходиться в її площині (переважна орієнтація доменних стінок). Ó цьому випад- ку легка вісь намагнетування припадає на 0. Коли зовнішнє магне- тне поле складає деякий кут з віссю легкого намагнетування, то тиск зі сторони поля на доменну стінку зменшується. Воно буде ви- значатися складовою поля Hcos (при 90 доменна стінка не буде зміщатися). Така поведінка доменних стінок описується законом анізотропії коерцитивної сили (див. бібліографію в [11]): ( ) (0) cos c c H H   , (2) Рис. 4. Залежність залишкової намагнетованости в полярних координатах від напружености прикладеного зовнішнього магнетного поля при зміні орієнтації зразка в паралельній геометрії міряння для плівкової системи Ta(5)/Pt(5)/[Co(5)/Gd(2)]4/Ta(2)/Pt(5)/SiO(100)/Si. Температура відпалю- вання: ■ — 300 К, ▲ — 700 К. МАÃÍЕТÍІ ВЛАСТИВОСТІ ПРИЛАДОВИХ СТРÓКТÓР ÍА ОСÍОВІ Co ТА Gd 413 де Нс(0) — значення коерцитивної сили при орієнтації зовнішнього магнетного поля вздовж осі легкого намагнетування. Розрахунок за формулою (2) показав кількісне узгодження екс- периментальних і розрахункових даних (рис. 5, б, в). 4. ВИСНОВКИ За результатами наших досліджень магнетних властивостей плів- кових систем Ta(5)/Pt(5)/[Co(х)/Gd(2)]n/Ta(2)/Pt(5)/SiO(100)/Si можна зробити наступні висновки. 1. Петлі гістерезису характеризується високим коефіцієнтом прямокутности, на який фактично не впливає термооброблення до Тв700 К. Це уможливлює розглядати дані плівкові системи як перспективний матеріял для високощільних носіїв запису та збері- гання інформації. 2. Встановлено, що при паралельній орієнтації зразка відносно прикладеного зовнішнього магнетного поля, плівкова система ха- Рис. 5. Залежність намагнетованости від прикладеного зовнішнього маг- нетного поля (а) та розрахункові (лінії) і експериментальні (точки) залеж- ності коерцитивної сили (б, в) при переході від паралельної до перпенди- кулярної геометрії міряння для системи Ta(5)/Pt(5)/[Co(х)/Gd(2)]4/Ta(2)/ Pt(5)/SiO(100)/Si, де х2 (а, б) та х5 (в). Температура відпалювання: ■ — 300 К, ▲ — 700 К. 414 С. І. ВОРОБЙОВ, Л. В. ДЕХТЯРÓК, А. М. ЧОРÍОÓС, Т. М. ШАБЕЛЬÍИК рактеризується високою анізотропією польових властивостей в площині плівки, яка зберігається і після термооброблення. Це до- зволяє розглядати дані плівки як перспективний магнетний мате- ріял для високочутливих датчиків положення. 3. Показано, що модель анізотропії коерцитивної сили може бути використана для прогнозування значень величини Нс мультишарів зі зміною кута повороту при переході від паралельної до перпенди- кулярної геометрії міряння. Колектив авторів висловлює подяку за допомогу у виконанні ек- спериментальних досліджень та обговоренні результатів доктору філософії Т. Хауету, професору М. Хену, співробітникам відділу наномагнетизму і спінтроніки Óніверситету Лотаринґії (м. Íансі, Ôранція) та завідувачу кафедри прикладної фізики Сумського державного університету професору І. Ю. Проценку. Роботу виконано за ÍДР № 0112U001381, № 0113U000137c та індивідуальним ґрантом МОÍ Óкраїни для проходження стажу- вання в провідних закордонних університетах (2012–2013 рр.) у Ін- ституті Жана Ламура Óніверситету Лотаринґії (м. Íансі, Ôранція). ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА–REFERENCES 1. A. V. Svalov, V. O. Vas’kovskiy, J. M. Barandiaran, N. G. Bebenin, G. V. Kurlyandskaya, A. V. Gorbunov, L. Lezama, J. Gutierrez, and D. Schmool, J. Alloy Compd., 327: 5 (2001). 2. Y. Zeng, X. Huang, W. Zhou, and S. Yu, Int. J. Heat Mass Transfer, 60: 322 (2013). 3. S. I. Vorobiov, O. V. Shutileva, I. A. Shpetnyi, and A. M. Chornous, J. Nano- Electron. Phys., 4, No. 4: 04026 (2012) (in Ukrainian). 4. S. I. Vorobiov, I. V. Cheshko, A. M. Chornous, and I. O. Shpetnyi, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 35, No. 12: 1645 (2013) (in Ukrainian). 5. H. Miyagawa, H. Shiraoka, M. Tani, K. Fujii, N. Takahashi, S. Koshiba, Y. Tanaka, N. Tsurumachi, S. Nakanishi, and H. Itoh, J. Cryst. Growth, 311: 2143 (2009). 6. S. Mangin, M. Gottwald, C-H. Lambert, D. Steil, V. Uhlíř, L. Pang, M. Hehn, S. Alebrand, M. Cinchetti, G. Malinowski, Y. Fainman, M. Aeschlimann, and E. E. Fullerton, Nat. Mater., 13: 286 (2014). 7. S. I. Protsenko, I. V. Cheshko, D. V. Velykodny, I. M. Pazukha, L. V. Odnodvorets, I. Yu. Protsenko, and O. V. Synashenko, Uspehi Fiziki Metallov, 8: 247 (2007) (in Ukrainian). 8. D. D. Tang and Y. J. Lee, Magnetic Memory. Fundamentals and Technology (Cambridge: Cambridge University Press: 2010), р. 57. 9. Y. Yamada, M. Okada, P. Jin, M. Tazawa, and K. Yoshimura, Thin Solid Films, 459: 191 (2004). 10. E. C. Stoner and E. P. Wohlfarth, Phil. Trans. R. Soc. London. A, 240, No. 826: 599 (1948). 11. G. S. Kandaurova, Sorosovskiy Obrazovatel’nyy Zhurnal, 1: 100 (1997) (in Russian).

Ähnliche Einträge