Короткопериодные осцилляции сопротивления и магнитосопротивления в сверхрешетках Co/Cu (111) на слюде
Для сверхрешеток [Co(8Å)/Cu(dCu)(111)]20, полученных магнетронным распылением, в магнитных полях Н = 15 кЭ, ориентированных параллельно либо перпендикулярно слоям, обнаружены осцилляции удельного сопротивления в насыщении ρs и относительного магнитосопротивления R/Rs при изменении толщины прослое...
Saved in:
| Published in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Date: | 2005 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2005
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/121482 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Короткопериодные осцилляции сопротивления и магнитосопротивления в сверхрешетках Co/Cu (111) на слюде / В.В. Зорченко, А.Н. Стеценко, А.Г. Андерс, К.В. Кутько // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 6. — С. 665-678. — Бібліогр.: 62 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-121482 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Зорченко, В.В. Стеценко, А.Н. Андерс, А.Г. Кутько, К.В. 2017-06-14T12:35:01Z 2017-06-14T12:35:01Z 2005 Короткопериодные осцилляции сопротивления и магнитосопротивления в сверхрешетках Co/Cu (111) на слюде / В.В. Зорченко, А.Н. Стеценко, А.Г. Андерс, К.В. Кутько // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 6. — С. 665-678. — Бібліогр.: 62 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 75.30.Et, 75.70.Cn, 75.47.De https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/121482 Для сверхрешеток [Co(8Å)/Cu(dCu)(111)]20, полученных магнетронным распылением, в магнитных полях Н = 15 кЭ, ориентированных параллельно либо перпендикулярно слоям, обнаружены осцилляции удельного сопротивления в насыщении ρs и относительного магнитосопротивления R/Rs при изменении толщины прослоек меди (dCu = 6–40 Å). Экстремумы s и ΔR/Rs наблюдались при dCu = nd(₁₁₁), где n — целое или полуцелое число, d(₁) = 2,087 Å — расстояние между плоскостями (111) Сu, причем расстояние между соседними максимумами или минимумами составляло 1; 1,5; 2; 2,5 и 3d(₁₁₁). При отклонении магнитного поля от плоскости слоев на зависимости сопротивления от магнитного поля появлялся дополнительный максимум, связанный с особенностью намагничивания слоев в сверхрешетке в наклонном поле. Осцилляции s и ΔR/Rs сопровождались синхронными с ними осцилляциями константы магнитной анизотропии. Анализ данных и теоретические расчеты ориентации магнитных моментов слоев при включении перпендикулярного слоям магнитного поля позволяют объяснить наблюдавшиеся эффекты немонотонным изменением шероховатости границ раздела слоев при увеличении dCu, приводящим к осцилляциям билинейного и биквадратичного обменного взаимодействия слоев Со. Для надграток [Co(8Å)/Cu(dCu)(111)]20, отриманих магнетронним розпиленням в магнітних полях H = 15 кE, що орієнтовані паралельно або перпендикулярно шарам, виявлено осциляції питомого опору в насиченні ρs та відносного магнітоопору ΔR/Rs при зміні товщини прошарків міді (dCu = 6–40 Å). Екстремуми ρs та ΔR/Rs спостерігалися при dCu = nd(₁₁₁), де n — ціле або напівціле число, d(₁₁₁) = 2,087 Å — відстань між площинами (111) Cu, причому відстань між сусідніми максимумами або мінімумами складає 1; 1,5; 2; 2,5 та 3d(₁₁₁). При відхиленні магнітного поля від площини шарів на залежності опору від магнітного поля з’являвся додатковий максимум, пов’язаний з особливостю намагнічування шарів в надгратці у похилому полі. Осциляції ρs та ΔR/Rs супроводжувалися синхронними з ними осциляціями константи магнітної анізотропії. Аналіз даних та теоретичні розрахунки орієнтації магнітних моментів шарів при включенні перпендикулярного шарам магнітного поля дозволяють пояснити ефекти, що спостерігалися, немонотонним зміненням шорсткості границь розподілу шарів при збільшенні dCu, які приводять до осциляцій білінійної та біквадратичної обмінної взаємодії шарів Со. It is found that the [Co(8Å)/Cu(dCu)(111)]20 sublattices prepared by dc magnetion sputtering display oscillation of both the resistivity at saturation, ρs, and the magnetoresistance ratio ΔR/Rs, as a function of copper layer thickness (dCu = = 6–40 Å) in magnetic fields up to Н = 15 kOe directed along or perpendicular to the Cu layers. The ρs and ΔR/Rs extrema were observed for dCu = nd(₁₁₁), where n is the integer or half-integer, d(₁₁₁) = 2.087 Å is the distance between (111) Сu planes, and the intervals between neighboring maxima and minima are equal to 1, 1.5, 2, 2.5, and 3d(₁₁₁). The deviation of magnetic field from the layer plane gave rise to an additional maximum in the dependence of resistance on magnetic field, which is due to the pecularities of layers magnetization in the superlattices. The ρs and ΔR/Rs oscillations were accompanied by synchronous oscillations of the magnetic anisotropy constant. The analysis of data and the theoretical calculations of orientation for layer magnetic moments on application of perpendicular to the layer magnetic field permit the observed effects to be accounted for by nonmonotonic changes of the interfaces roughness with increasing dCu, which cause the oscillations of bilinear and biquadratic exchange coupling of the Со layers. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Низкотемпеpатуpный магнетизм Короткопериодные осцилляции сопротивления и магнитосопротивления в сверхрешетках Co/Cu (111) на слюде Short-period oscillations of resistance and magnetoresistance in Co/Cu (111) superlattices on mica Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Короткопериодные осцилляции сопротивления и магнитосопротивления в сверхрешетках Co/Cu (111) на слюде |
| spellingShingle |
Короткопериодные осцилляции сопротивления и магнитосопротивления в сверхрешетках Co/Cu (111) на слюде Зорченко, В.В. Стеценко, А.Н. Андерс, А.Г. Кутько, К.В. Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| title_short |
Короткопериодные осцилляции сопротивления и магнитосопротивления в сверхрешетках Co/Cu (111) на слюде |
| title_full |
Короткопериодные осцилляции сопротивления и магнитосопротивления в сверхрешетках Co/Cu (111) на слюде |
| title_fullStr |
Короткопериодные осцилляции сопротивления и магнитосопротивления в сверхрешетках Co/Cu (111) на слюде |
| title_full_unstemmed |
Короткопериодные осцилляции сопротивления и магнитосопротивления в сверхрешетках Co/Cu (111) на слюде |
| title_sort |
короткопериодные осцилляции сопротивления и магнитосопротивления в сверхрешетках co/cu (111) на слюде |
| author |
Зорченко, В.В. Стеценко, А.Н. Андерс, А.Г. Кутько, К.В. |
| author_facet |
Зорченко, В.В. Стеценко, А.Н. Андерс, А.Г. Кутько, К.В. |
| topic |
Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| topic_facet |
Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| publishDate |
2005 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика низких температур |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Short-period oscillations of resistance and magnetoresistance in Co/Cu (111) superlattices on mica |
| description |
Для сверхрешеток [Co(8Å)/Cu(dCu)(111)]20, полученных магнетронным распылением, в
магнитных полях Н = 15 кЭ, ориентированных параллельно либо перпендикулярно слоям, обнаружены
осцилляции удельного сопротивления в насыщении ρs и относительного магнитосопротивления
R/Rs при изменении толщины прослоек меди (dCu = 6–40 Å). Экстремумы s и ΔR/Rs
наблюдались при dCu = nd(₁₁₁), где n — целое или полуцелое число, d(₁) = 2,087 Å — расстояние
между плоскостями (111) Сu, причем расстояние между соседними максимумами или минимумами
составляло 1; 1,5; 2; 2,5 и 3d(₁₁₁). При отклонении магнитного поля от плоскости слоев на зависимости
сопротивления от магнитного поля появлялся дополнительный максимум, связанный с особенностью
намагничивания слоев в сверхрешетке в наклонном поле. Осцилляции s и ΔR/Rs сопровождались
синхронными с ними осцилляциями константы магнитной анизотропии. Анализ
данных и теоретические расчеты ориентации магнитных моментов слоев при включении перпендикулярного
слоям магнитного поля позволяют объяснить наблюдавшиеся эффекты немонотонным
изменением шероховатости границ раздела слоев при увеличении dCu, приводящим к осцилляциям
билинейного и биквадратичного обменного взаимодействия слоев Со.
Для надграток [Co(8Å)/Cu(dCu)(111)]20, отриманих магнетронним розпиленням в магнітних
полях H = 15 кE, що орієнтовані паралельно або перпендикулярно шарам, виявлено осциляції питомого
опору в насиченні ρs та відносного магнітоопору ΔR/Rs при зміні товщини прошарків міді
(dCu = 6–40 Å). Екстремуми ρs та ΔR/Rs спостерігалися при dCu = nd(₁₁₁), де n — ціле або
напівціле число, d(₁₁₁) = 2,087 Å — відстань між площинами (111) Cu, причому відстань між
сусідніми максимумами або мінімумами складає 1; 1,5; 2; 2,5 та 3d(₁₁₁). При відхиленні магнітного
поля від площини шарів на залежності опору від магнітного поля з’являвся додатковий максимум,
пов’язаний з особливостю намагнічування шарів в надгратці у похилому полі. Осциляції ρs та
ΔR/Rs супроводжувалися синхронними з ними осциляціями константи магнітної анізотропії. Аналіз
даних та теоретичні розрахунки орієнтації магнітних моментів шарів при включенні перпендикулярного
шарам магнітного поля дозволяють пояснити ефекти, що спостерігалися, немонотонним зміненням
шорсткості границь розподілу шарів при збільшенні dCu, які приводять до осциляцій білінійної
та біквадратичної обмінної взаємодії шарів Со.
It is found that the [Co(8Å)/Cu(dCu)(111)]20 sublattices prepared by dc magnetion sputtering
display oscillation of both the resistivity at saturation,
ρs, and the magnetoresistance ratio ΔR/Rs,
as a function of copper layer thickness (dCu =
= 6–40 Å) in magnetic fields up to Н = 15 kOe
directed along or perpendicular to the Cu layers.
The ρs and ΔR/Rs extrema were observed for
dCu = nd(₁₁₁), where n is the integer or half-integer,
d(₁₁₁) = 2.087 Å is the distance between
(111) Сu planes, and the intervals between
neighboring maxima and minima are equal to 1,
1.5, 2, 2.5, and 3d(₁₁₁). The deviation of magnetic
field from the layer plane gave rise to an
additional maximum in the dependence of resistance
on magnetic field, which is due to the
pecularities of layers magnetization in the
superlattices. The ρs and ΔR/Rs oscillations were
accompanied by synchronous oscillations of the
magnetic anisotropy constant. The analysis of
data and the theoretical calculations of orientation
for layer magnetic moments on application of
perpendicular to the layer magnetic field permit
the observed effects to be accounted for by
nonmonotonic changes of the interfaces roughness
with increasing dCu, which cause the oscillations
of bilinear and biquadratic exchange coupling of
the Со layers.
|
| issn |
0132-6414 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/121482 |
| citation_txt |
Короткопериодные осцилляции сопротивления и магнитосопротивления в сверхрешетках Co/Cu (111) на слюде / В.В. Зорченко, А.Н. Стеценко, А.Г. Андерс, К.В. Кутько // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 6. — С. 665-678. — Бібліогр.: 62 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT zorčenkovv korotkoperiodnyeoscillâciisoprotivleniâimagnitosoprotivleniâvsverhrešetkahcocu111naslûde AT stecenkoan korotkoperiodnyeoscillâciisoprotivleniâimagnitosoprotivleniâvsverhrešetkahcocu111naslûde AT andersag korotkoperiodnyeoscillâciisoprotivleniâimagnitosoprotivleniâvsverhrešetkahcocu111naslûde AT kutʹkokv korotkoperiodnyeoscillâciisoprotivleniâimagnitosoprotivleniâvsverhrešetkahcocu111naslûde AT zorčenkovv shortperiodoscillationsofresistanceandmagnetoresistanceincocu111superlatticesonmica AT stecenkoan shortperiodoscillationsofresistanceandmagnetoresistanceincocu111superlatticesonmica AT andersag shortperiodoscillationsofresistanceandmagnetoresistanceincocu111superlatticesonmica AT kutʹkokv shortperiodoscillationsofresistanceandmagnetoresistanceincocu111superlatticesonmica |
| first_indexed |
2025-11-25T21:20:35Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:20:35Z |
| _version_ |
1850556765452632064 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6, ñ. 665–678
Êîðîòêîïåðèîäíûå îñöèëëÿöèè ñîïðîòèâëåíèÿ è
ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â ñâåðõðåøåòêàõ Co/Cu (111)
íà ñëþäå
Â.Â. Çîð÷åíêî1, À.Í. Ñòåöåíêî1, À.Ã. Àíäåðñ2,3, Ê.Â. Êóòüêî3
1Íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò «Õàðüêîâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èíñòèòóò»
óë. Ôðóíçå, 21, ã. Õàðüêîâ, 61002, Óêðàèíà
Å-mail: zorch@kpi.kharkov.ua
2Õàðüêîâñêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò èì. Â.Í. Êàðàçèíà
ïë. Ñâîáîäû, 4, ã. Õàðüêîâ, 61077, Óêðàèíà
3Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 29 èþíÿ 2004 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 28 ñåíòÿáðÿ 2004 ã.
Äëÿ ñâåðõðåøåòîê [Co(8Å)/Cu(dCu)(111)]20, ïîëó÷åííûõ ìàãíåòðîííûì ðàñïûëåíèåì, â
ìàãíèòíûõ ïîëÿõ Í = 15 êÝ, îðèåíòèðîâàííûõ ïàðàëëåëüíî ëèáî ïåðïåíäèêóëÿðíî ñëîÿì, îáíà-
ðóæåíû îñöèëëÿöèè óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ â íàñûùåíèè � s è îòíîñèòåëüíîãî ìàãíèòîñîïðîòèâ-
ëåíèÿ �R/Rs ïðè èçìåíåíèè òîëùèíû ïðîñëîåê ìåäè (dCu = 6–40 Å). Ýêñòðåìóìû � s è �R/Rs
íàáëþäàëèñü ïðè dCu = nd(111), ãäå n — öåëîå èëè ïîëóöåëîå ÷èñëî, d(111) = 2,087 Å — ðàññòîÿíèå
ìåæäó ïëîñêîñòÿìè (111) Ñu, ïðè÷åì ðàññòîÿíèå ìåæäó ñîñåäíèìè ìàêñèìóìàìè èëè ìèíèìóìàìè
ñîñòàâëÿëî 1; 1,5; 2; 2,5 è 3d(111). Ïðè îòêëîíåíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ îò ïëîñêîñòè ñëîåâ íà çàâèñè-
ìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïîÿâëÿëñÿ äîïîëíèòåëüíûé ìàêñèìóì, ñâÿçàííûé ñ îñî-
áåííîñòüþ íàìàãíè÷èâàíèÿ ñëîåâ â ñâåðõðåøåòêå â íàêëîííîì ïîëå. Îñöèëëÿöèè � s è �R/Rs ñî-
ïðîâîæäàëèñü ñèíõðîííûìè ñ íèìè îñöèëëÿöèÿìè êîíñòàíòû ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè. Àíàëèç
äàííûõ è òåîðåòè÷åñêèå ðàñ÷åòû îðèåíòàöèè ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ ñëîåâ ïðè âêëþ÷åíèè ïåðïåíäè-
êóëÿðíîãî ñëîÿì ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïîçâîëÿþò îáúÿñíèòü íàáëþäàâøèåñÿ ýôôåêòû íåìîíîòîííûì
èçìåíåíèåì øåðîõîâàòîñòè ãðàíèö ðàçäåëà ñëîåâ ïðè óâåëè÷åíèè dCu, ïðèâîäÿùèì ê îñöèëëÿöè-
ÿì áèëèíåéíîãî è áèêâàäðàòè÷íîãî îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ñëîåâ Ñî.
Äëÿ íàäãðàòîê [Co(8Å)/Cu(dCu)(111)]20, îòðèìàíèõ ìàãíåòðîííèì ðîçïèëåííÿì â ìàãí³òíèõ
ïîëÿõ H = 15 êE, ùî îð³ºíòîâàí³ ïàðàëåëüíî àáî ïåðïåíäèêóëÿðíî øàðàì, âèÿâëåíî îñöèëÿö³¿ ïèòî-
ìîãî îïîðó â íàñè÷åíí³ � s òà â³äíîñíîãî ìàãí³òîîïîðó �R/Rs ïðè çì³í³ òîâùèíè ïðîøàðê³â ì³ä³
(dCu � 6–40 Å). Åêñòðåìóìè � s òà �R/Rs ñïîñòåð³ãàëèñÿ ïðè dCu = nd(111), äå n — ö³ëå àáî
íàï³âö³ëå ÷èñëî, d(111) = 2,087 Å — â³äñòàíü ì³æ ïëîùèíàìè (111) Cu, ïðè÷îìó â³äñòàíü ì³æ
ñóñ³äí³ìè ìàêñèìóìàìè àáî ì³í³ìóìàìè ñêëàäຠ1; 1,5; 2; 2,5 òà 3d(111). Ïðè â³äõèëåíí³ ìàãí³òíîãî
ïîëÿ â³ä ïëîùèíè øàð³â íà çàëåæíîñò³ îïîðó â³ä ìàãí³òíîãî ïîëÿ ç’ÿâëÿâñÿ äîäàòêîâèé ìàêñèìóì,
ïîâ’ÿçàíèé ç îñîáëèâîñòþ íàìàãí³÷óâàííÿ øàð³â â íàäãðàòö³ ó ïîõèëîìó ïîë³. Îñöèëÿö³¿ � s òà
�R/Rs ñóïðîâîäæóâàëèñÿ ñèíõðîííèìè ç íèìè îñöèëÿö³ÿìè êîíñòàíòè ìàãí³òíî¿ àí³çîòðîﳿ. Àíàë³ç
äàíèõ òà òåîðåòè÷í³ ðîçðàõóíêè îð³ºíòàö³¿ ìàãí³òíèõ ìîìåíò³â øàð³â ïðè âêëþ÷åíí³ ïåðïåíäèêóëÿð-
íîãî øàðàì ìàãí³òíîãî ïîëÿ äîçâîëÿþòü ïîÿñíèòè åôåêòè, ùî ñïîñòåð³ãàëèñÿ, íåìîíîòîííèì çì³íåí-
íÿì øîðñòêîñò³ ãðàíèöü ðîçïîä³ëó øàð³â ïðè çá³ëüøåíí³ dCu, ÿê³ ïðèâîäÿòü äî îñöèëÿö³é á³ë³í³éíî¿
òà á³êâàäðàòè÷íî¿ îáì³ííî¿ âçàºìî䳿 øàð³â Ñî.
PACS: 75.30.Et, 75.70.Cn, 75.47.De
1. Ââåäåíèå
Ãèãàíòñêîå ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå (ÌÑ) â ìíîãî-
ñëîéíûõ ñèñòåìàõ èç íåìàãíèòíîãî è ôåððîìàãíèòíî-
ãî ìåòàëëîâ îáû÷íî ïðîÿâëÿåòñÿ â ñòðóêòóðàõ ñ àíòè-
ôåððîìàãíèòíûì (AÔ) îáìåííûì âçàèìîäåéñòâèåì
ñîñåäíèõ ìàãíèòíûõ ñëîåâ ÷åðåç íåìàãíèòíûå ïðî-
ñëîéêè [1]. Â òàêèõ ñòðóêòóðàõ îòíîñèòåëüíîå ìàãíè-
© Â.Â. Çîð÷åíêî, À.Í. Ñòåöåíêî, À.Ã. Àíäåðñ, Ê.Â. Êóòüêî, 2005
òîñîïðîòèâëåíèå �R/Rs (ñì. íèæå) è ýíåðãèÿ
îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ñëîåâ J1 ÿâëÿþòñÿ îñöèë-
ëèðóþùèìè ôóíêöèÿìè òîëùèíû íåìàãíèòíûõ ïðî-
ñëîåê dnm , ïðè÷åì ìàêñèìóìû �R/Rs íàáëþäàþòñÿ
ïðè òåõ æå çíà÷åíèÿõ dnm , ÷òî è ìàêñèìóìû J1.  èí-
òåðâàëàõ dnm , ãäå ïðîÿâëÿåòñÿ ôåððîìàãíèòíîå (Ô)
âçàèìîäåéñòâèå, �R/Rs ïðèíèìàåò îòíîñèòåëüíî íå-
áîëüøèå çíà÷åíèÿ. Äëÿ ñâåðõðåøåòîê (ÑÐ) Co/Cu
íàáëþäàåòñÿ 3–4 ìàêñèìóìà �R/Rs ïðè çíà÷åíèÿõ
dnm , êðàòíûõ � 9 Å [2–7], ÷òî õîðîøî ñîâïàäàåò ñ òåî-
ðåòè÷åñêèìè ðàñ÷åòàìè ïåðèîäà îñöèëëÿöèé îáìåííîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ, âïåðâûå ïðåäñêàçàííîãî â ðàáîòàõ [8]
(ñì. òàêæå [9,10]).
Äëÿ îáúÿñíåíèÿ ãèãàíòñêîãî ÌÑ áûëî ïðåäëîæå-
íî ìíîæåñòâî ìåõàíèçìîâ, âêëþ÷àþùèõ îáúåìíîå è
ãðàíè÷íîå ñïèí-çàâèñÿùåå ðàññåÿíèå ýëåêòðîíîâ, èç-
ìåíåíèå ïîòåíöèàëüíîãî ðåëüåôà äëÿ ýëåêòðîíîâ ñ
ïðîòèâîïîëîæíûì íàïðàâëåíèåì ñïèíîâ ïðè âêëþ-
÷åíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ðàññåÿíèå íà äåôåêòàõ
ñòðóêòóðû (ñì., íàïðèìåð, îáçîð [11] è ñòàòüè
[12–14]). Êðîìå òîãî, ñòîëü æå âûñîêèé óðîâåíü ÌÑ
íàáëþäàëñÿ â ñâåðõðåøåòêàõ Co/Cu è â îòñóòñòâèå
ÀÔ âçàèìîäåéñòâèÿ ñëîåâ Ñî [15], ÷òî ãîâîðèò î âîç-
ìîæíîñòè àëüòåðíàòèâíûõ ìåõàíèçìîâ ãèãàíòñêîãî
ÌÑ. Íåñìîòðÿ íà äåòàëüíûé òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç,
äî ñèõ ïîð íåÿñåí îñíîâíîé ìåõàíèçì, îïðåäåëÿþ-
ùèé óðîâåíü ÌÑ â êîíêðåòíûõ ìàãíèòíûõ ÑÐ,
íàïðèìåð Ñî/Ñu.
 íàñòîÿùåé ñòàòüå ïðèâåäåíû äàííûå î íîâûõ,
íå íàáëþäàâøèõñÿ ðàíåå îñöèëëÿöèÿõ ñîïðîòèâ-
ëåíèÿ è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â ñâåðõðåøåòêàõ
Co/Cu ïðè èçìåíåíèè òîëùèíû ñëîåâ Cu (dCu) ñ
àíîìàëüíî ìàëûìè ðàññòîÿíèÿìè ìåæäó ìàêñè-
ìóìàìè (� 1–2 ìîíîñëîÿ Ñu). Íà òåõ æå ÑÐ ñ
ïîìîùüþ ôåððîìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà îáíàðóæåíû
îñöèëëÿöèè ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè è øèðèíû ðåçî-
íàíñíîé ëèíèè, ñèíõðîííûå ñ îñöèëëÿöèÿìè ñîïðî-
òèâëåíèÿ è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ, êîòîðûå áóäóò
îïèñàíû â îòäåëüíîé ñòàòüå.
2. Ñòðóêòóðà îáðàçöîâ è ìåòîäèêà èçìåðåíèé
Îáðàçöû ïîëó÷åíû ïîñëåäîâàòåëüíîé êîíäåíñà-
öèåé Ñî è Cu íà ñëþäó ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå
ïðè èñïîëüçîâàíèè ìàãíåòðîííîãî ñïîñîáà ðàñïûëå-
íèÿ â âàêóóìíîé óñòàíîâêå ñ îñòàòî÷íîé àòìîñôå-
ðîé � 10–6 Toðð ïðè äàâëåíèè àðãîíà 1,3·10–3 Toðð.
Òîëùèíû ñëîåâ îïðåäåëÿëè ñ ïîìîùüþ ìíîãîëó÷å-
âîé îïòè÷åñêîé èíòåðôåðîìåòðèè ñ òî÷íîñòüþ íå
õóæå 2 %. Îáðàçöû (10�0,15 ìì) âêëþ÷àëè â ñåáÿ
ïîäñëîé ìåäè (50 Å) íà ñëþäå, íà êîòîðîì ôîðìè-
ðîâàëèñü 20 áèñëîåâ Co/Cu, ïðè÷åì âåðõíèé ñëîé
ìåäè äëÿ âñåõ îáðàçöîâ èìåë òîëùèíó 12,5 Å. Òîë-
ùèíà ñëîåâ Ñî áûëà ôèêñèðîâàííîé è ðàâíîé 8 Å, à
òîëùèíà ïðîñëîåê ìåäè âàðüèðîâàëàñü â ïðåäåëàõ
îò 6 äî 40 Å. Ñêîðîñòè êîíäåíñàöèè Ñî è Ñu — 0,45
è 0,58 Å/ñ ñîîòâåòñòâåííî.
Ñîãëàñíî ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêèì èññëåäî-
âàíèÿì, îòäåëåííûå îò ñëþäû îáðàçöû èìåþò ïîëè-
êðèñòàëëè÷åñêóþ ñòðóêòóðó. Ïëîñêîñòè (111) Cu
îêàçàëèñü ïàðàëëåëüíûìè ïîâåðõíîñòè ïîäëîæêè
áåç êàêèõ-ëèáî âûäåëåííûõ îðèåíòàöèé äðóãèõ
êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ ïëîñêîñòåé çåðåí îòíîñèòåëü-
íî ñëþäû. Ñëîè êîáàëüòà è ìåäè íàðàñòàþò äðóã íà
äðóãå ýïèòàêñèàëüíî. Ãðàíèöû çåðåí ïðîõîäÿò ÷åðåç
âñþ òîëùèíó îáðàçöà ïðàêòè÷åñêè ïåðïåíäèêóëÿðíî
ïîâåðõíîñòè ñëþäû (ò.å. íà òîëùèíå îáðàçöà óêëà-
äûâàåòñÿ îäíî çåðíî). Çåðíà èìåþò ðàâíîîñíóþ ôîð-
ìó â ïëîñêîñòè îáðàçöà. Ðàçìåðû çåðåí íå ñèëüíî îò-
ëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà è � 80–100 Å íåçàâèñèìî îò
dCu, õîòÿ ïðè dCu � 30 Å âñòðå÷àåòñÿ òàêæå íåáîëü-
øàÿ äîëÿ çåðåí ðàçìåðàìè � 120 Å. Ýòè äàííûå ñâè-
äåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî ðàçìåðû çåðåí çàäàþòñÿ ïåð-
âûì ñêîíäåíñèðîâàííûì ñëîåì ìåäè òîëùèíîé 50 Å,
íà êîòîðîì ïðîèñõîäèò ôîðìèðîâàíèå ñâåðõðåøåòêè
Co/Cu.  ðåçóëüòàòå êðèñòàëëè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà
ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé íàáîð ñèëüíî âûòÿíóòûõ âäîëü
íîðìàëè ê ïîâåðõíîñòè ñòîëá÷àòûõ çåðåí.
Çàìåòèì, ÷òî íàøè ðåçóëüòàòû êîððåëèðóþò ñ
äàííûìè, èçâåñòíûìè â ëèòåðàòóðå.  ÷àñòíîñòè, â
ðàáîòå [16] àíàëîãè÷íàÿ ñòîëá÷àòàÿ ñòðóêòóðà áûëà
ïîëó÷åíà ìàãíåòðîííûì ðàñïûëåíèåì â ñâåðõðå-
øåòêàõ [Ñî(10 Å)/Cu(20 Å)]15, âûðàùåííûõ íà
ïîäñëîå ìåäè òîëùèíîé 350 Å (ðàçìåð çåðåí òàêæå
� 350 Å). Îäíàêî ïðè âûðàùèâàíèè ñòðóêòóð
[Ñî(11 Å)/Cu(dCu)]6 íà ïîäñëîå Ru (50 Å) òîé æå
ãðóïïîé èññëåäîâàòåëåé ïðè òåõ æå óñëîâèÿõ êîí-
äåíñàöèè Ñî è Ñu [17] ðàçìåðû çåðåí îêàçàëèñü
ñèëüíî çàâèñÿùèìè îò òîëùèíû ïðîñëîåê ìåäè; íà-
ïðèìåð, ïðè dCu = 9 è 43 Å ðàçìåðû çåðåí áûëè
ñîîòâåòñòâåííî 30–50 Å è 100–200 Å, è íà òîëùèíå
îáðàçöà óêëàäûâàëèñü íåñêîëüêî çåðåí; îáðàçîâà-
íèå ñòîëá÷àòûõ çåðåí ïîäàâëÿëîñü ïðîöåññàìè ïåðå-
êðèñòàëëèçàöèè, èäóùèìè ïðÿìî â ïðîöåññå âûðà-
ùèâàíèÿ ñëîåâ.
Ìàëîóãëîâîå ðåíòãåíîâñêîå � �–2 ñêàíèðîâàíèå
ïîêàçàëî íàëè÷èå äâóõ ïèêîâ è ìíîæåñòâà ñëàáîçà-
òóõàþùèõ îñöèëëÿöèé èíòåíñèâíîñòè îòðàæåííîãî
ðåíòãåíîâñêîãî ïó÷êà, ñâèäåòåëüñòâóþùèõ îá îäíî-
ðîäíîñòè òîëùèíû îáðàçöîâ, ìàëîñòè øåðîõîâàòîñòè
ãðàíèö ðàçäåëà ñëîåâ è íàëè÷èè ïåðèîäè÷íîñòè â ÑÐ.
Ïåòëè ãèñòåðåçèñà çàïèñûâàëèñü ñ ïîìîùüþ âèá-
ðîìàãíåòîìåòðà. Ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå èçìåðÿëè
íà ïîñòîÿííîì òîêå â ïîëå äî 17 êÝ, êîòîðîå áûëî
íàïðàâëåíî â ïëîñêîñòè îáðàçöà ïàðàëëåëüíî èëè
ïåðïåíäèêóëÿðíî òîêó ëèáî ïåðïåíäèêóëÿðíî ñëî-
ÿì ÑÐ. Äëÿ íåñêîëüêèõ îáðàçöîâ áûëî èçìåðåíî
ÌÑ â ìàãíèòíûõ ïîëÿõ, íàïðàâëåííûõ ïåðïåíäèêó-
ëÿðíî òîêó è ïîä óãëîì � (0–90�) îòíîñèòåëüíî
666 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6
Â.Â. Çîð÷åíêî, À.Í. Ñòåöåíêî, À.Ã. Àíäåðñ, Ê.Â. Êóòüêî
íîðìàëè ê ïîâåðõíîñòè îáðàçöà (ýòîò óãîë çàäàâàë-
ñÿ ñ òî÷íîñòüþ � 0,5�).
Èçìåðåíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ñòðóêòóðû Co/Cu îáëà-
äàþò îòíîñèòåëüíî ìàëîé êîýðöèòèâíîé ñèëîé Hc. Íà-
ïðèìåð, äëÿ îáðàçöîâ ñ dCu = 8; 13,5 è 37 Å âåëè÷èíà
Hc 30, 36 è 22 Ý ñîîòâåòñòâåííî. Èõ ïåòëè ãèñòåðåçè-
ñà èìåþò îòíîøåíèå M /Mr s � 0,8 (Mr — îñòàòî÷íàÿ
íàìàãíè÷åííîñòü îáðàçöà ïðè H � 0, Ms — íàìàãíè-
÷åííîñòü â íàñûùåíèè â ïîëå H Hs� ), è íàìàãíè÷åí-
íîñòü îáðàçöîâ áûñòðî èçìåíÿåòñÿ â îáëàñòè ïîëåé äî
� 100 Ý ñî ñëàáûì ðîñòîì â áîëüøèõ ïîëÿõ. Ýòè ôàê-
òû ãîâîðÿò î òîì, ÷òî â ýòèõ ÑÐ ëèáî îòñóòñòâóåò AÔ
âçàèìîäåéñòâèå ñëîåâ Ñî, ëèáî îíî ìàñêèðóåòñÿ îáëàñ-
òÿìè ñ Ô âçàèìîäåéñòâèåì âîêðóã ìàãíèòíûõ çàêîðî-
òîê èç àòîìîâ Ñî [7,18,19], êîòîðûå ñ íàèáîëüøåé âå-
ðîÿòíîñòüþ äîëæíû áûòü ëîêàëèçîâàíû â îáëàñòè
âûñîêîóãëîâûõ ãðàíèö è òðîéíûõ ñòûêîâ çåðåí. Çàìå-
òèì, ÷òî îñëàáëåíèþ AÔ âçàèìîäåéñòâèÿ ñïîñîáñòâóåò
îòíîñèòåëüíî âûñîêîå äàâëåíèå îñòàòî÷íîé àòìîñôåðû
[20,21] è, îñîáåííî, êèñëîðîäà [20] â ïðîöåññå âûðà-
ùèâàíèÿ ñâåðõðåøåòîê Co/Cu, à òàêæå íåîïòèìàëü-
íîñòü òîëùèíû ñëîåâ Ñî [22]. Ïðè âàêóóìíûõ óñëîâè-
ÿõ íàñòîÿùåãî ýêñïåðèìåíòà íåëüçÿ îæèäàòü ñèëüíîãî
AÔ âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ñëîÿìè Ñî.
3. Îñöèëëÿöèè ñîïðîòèâëåíèÿ
è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ
Èçìåðåíèÿ ìàãíèòîïîëåâûõ çàâèñèìîñòåé ñîïðî-
òèâëåíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ôîðìà êðèâûõ R(H) çàâè-
ñèò îò îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ îòíîñèòåëüíî
ïëîñêîñòè îáðàçöà è íàïðàâëåíèÿ òîêà (ðèñ. 1).
Åñëè ìàãíèòíîå ïîëå ëåæèò â ïëîñêîñòè îáðàçöà
ïåðïåíäèêóëÿðíî òîêó, ôîðìà R H( ) èìååò îáû÷íûé
äëÿ ìóëüòèñëîåâ âèä ñ ìàêñèìóìàìè ïðè H Hc�
[2,17]. Â ïàðàëëåëüíîì òîêó ìàãíèòíîì ïîëå â îá-
ëàñòè ìàëûõ ïîëåé Í Hc~ íàáëþäàåòñÿ íåãëóáî-
êèé ìèíèìóì, ñâÿçàííûé, î÷åâèäíî, ñ àíèçîòðîï-
íûì ìàãíèòîðåçèñòèâíûì ýôôåêòîì â ñëîÿõ Ñî, à
çàòåì ìàêñèìóì, ïîñëå êîòîðîãî ïîâåäåíèå R H( )
ìàëî îòëè÷àåòñÿ îò òàêîâîãî äëÿ ñëó÷àÿ îðòîãîíàëü-
íîé îðèåíòàöèè ïîëÿ è òîêà.
 ïåðïåíäèêóëÿðíîì ïëîñêîñòè îáðàçöà ìàãíèò-
íîì ïîëå, êðîìå íåáîëüøîãî ìàêñèìóìà â ìàëûõ ïî-
ëÿõ, äëÿ íåêîòîðûõ îáðàçöîâ íàáëþäàåòñÿ âòîðîé
ìàêñèìóì ïðè Í Í� * (� 1,76–6,24 êÝ) (ñì. ðèñ. 2).
Ïðè îòêëîíåíèè ïîëÿ îò íàïðàâëåíèÿ íîðìàëè ê ïî-
âåðõíîñòè îáðàçöà â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé
òîêó, íà óãîë � � 3–15� âòîðîé ìàêñèìóì ðàçìûâàåò-
ñÿ, îñòàåòñÿ ëèøü ãîðá íà çàâèñèìîñòè R H( ), êîòî-
ðûé ïðè � � 10–35� ïîëíîñòüþ èñ÷åçàåò, è çàâèñè-
ìîñòü R H( ) ïðèíèìàåò îáû÷íûé âèä.  îáëàñòÿõ
âáëèçè dCu 15 è 18 Å, à òàêæå ïðè dCu � 30 Å, âòî-
ðîé ìàêñèìóì íà êðèâûõ R H( ) îòñóòñòâóåò (ãðàíèöû
ýòèõ îáëàñòåé ïîêàçàíû íà ðèñ. 2 âåðòèêàëüíûìè
ïóíêòèðíûìè ëèíèÿìè). Ðàíåå ïîäîáíîãî âèäà ìîäè-
ôèêàöèÿ êðèâûõ R H( ) áûëà îáíàðóæåíà â îäíîé èç
ïåðâûõ ðàáîò ïî ãèãàíòñêîìó ÌÑ äëÿ ñâåðõðåøåòîê
Ag/Co [23] ïðè îòêëîíåíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ îò íîð-
ìàëè ê îáðàçöó â ïëîñêîñòè, ïðîõîäÿùåé ÷åðåç ýòó
íîðìàëü â íàïðàâëåíèè òîêà, îäíàêî àâòîðû íå äàëè
Îñöèëëÿöèè ñîïðîòèâëåíèÿ è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â Co/Cu (111)
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6 667
R
, î
òí
. å
ä
.
–15 15
15°
–10 10
10°
–5 5
5°
0
0°
20°
H, êÝ
�
Ðèñ. 1. Ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå R(H) ñâåðõðåøåòêè Co/Cu
ñ òîëùèíîé ïðîñëîåê ìåäè dCu = 12 Å ïðè ðàçëè÷íûõ
îòêëîíåíèÿõ ìàãíèòíîãî ïîëÿ Í íà óãîë � îò íàïðàâëå-
íèÿ íîðìàëè ê ïîâåðõíîñòè îáðàçöà â ïëîñêîñòè, îðòî-
ãîíàëüíîé òîêó. Ôîðìà êðèâûõ êà÷åñòâåííî íå èçìåíÿ-
åòñÿ â èíòåðâàëå óãëîâ � � 20–90�.
12963
1
0
0,40
0,30
0,20
0,10
0
2
4
7
6
5
3
30
d ,Cu Å
5 10 15 20 25
Í
, Ý* +
–
(
R
/
R
)
�
�
*
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü ïîëÿ Í*, ïðè êîòîðîì íàáëþäàëñÿ
2-é ìàêñèìóì R(H), è îòíîøåíèÿ ( )*� �R / R� � â ïåðïåí-
äèêóëÿðíîì ê ïëîñêîñòè îáðàçöîâ ìàãíèòíîì ïîëå îò
òîëùèíû ïðîñëîåê ìåäè dCu äëÿ ìóëüòèñëîåâ Co/Cu.
Çäåñü è äàëåå âåðòèêàëüíûìè øòðèõàìè îòìå÷åíû çíà÷å-
íèÿ dCu = nd(111), ãäå n — öåëîå ÷èñëî, d(111) = 2,087 Å
— ðàññòîÿíèå ìåæäó ïëîñêîñòÿìè (111) Ñu. Ñòðåëêè, íà-
ïðàâëåííûå ââåðõ è âíèç, è âåðòèêàëüíûå øòðèõè óêàçû-
âàþò ïîëîæåíèÿ ìàêñèìóìîâ, ìèíèìóìîâ è òî÷åê ïåðåãè-
áà íà çàâèñèìîñòè ( )*�R/Rs îò dCu.
êàêîãî-ëèáî îáúÿñíåíèÿ äàííîìó ýôôåêòó. Àíà-
ëîãè÷íîãî âèäà êðèâûå R H( ) áûëè ïîëó÷åíû äëÿ
ñòðóêòóð [(NixFe(1–x))yAg(1–y)]/Ag [24] â ïåðïåí-
äèêóëÿðíîì ñëîÿì ïîëå, à òàêæå äëÿ ñâåðõðåøåòîê
Fe/Gd [25] ïðè ïàðàëëåëüíîé ñëîÿì îðèåíòàöèè
ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ÷òî îáúÿñíÿëîñü èçìåíåíèåì óãëà
ìåæäó íàìàãíè÷åííîñòÿìè ïåðâîíà÷àëüíî AÔ îðè-
åíòèðîâàííûõ ñëîåâ Fe è Gd, íà÷èíàÿ ñ íåêîòîðîãî
ïîðîãîâîãî ïîëÿ.
Çàâèñèìîñòè îòíîñèòåëüíîãî ìàãíèòîñîïðîòèâ-
ëåíèÿ �R/Rs îò dCu äëÿ ðàçëè÷íûõ îðèåíòàöèé
ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 3. Çäåñü
� � �R R R� �� �, �R R R� � �max ,0 �R� � R0 �
�R Hs( ), ãäå Rmax — ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå R H( ),
R R H0 0� �( ), R H Rs s( ) � — ñîïðîòèâëåíèå îá-
ðàçöîâ â ïîëå H = 15 êÝ, ïðè êîòîðîì âåëè÷èíà
R H( ) áëèçêà ê íàñûùåíèþ. Îòíîñèòåëüíîå ÌÑ
èìååò íåñêîëüêî õàðàêòåðíûõ îñîáåííîñòåé. Óðî-
âåíü �R/Rs îêàçàëñÿ äîâîëüíî íèçêèì, ÷òî è íå
óäèâèòåëüíî, ó÷èòûâàÿ íåîïòèìàëüíûå óñëîâèÿ èç-
ãîòîâëåíèÿ îáðàçöîâ. Âî âñåì èññëåäîâàííîì èíòåð-
âàëå òîëùèí dCu âåëè÷èíà �R/Rs îêàçàëàñü íàè-
áîëüøåé ïðè îðèåíòàöèè ïîëÿ â ïëîñêîñòè îáðàçöà
ïåðïåíäèêóëÿðíî òîêó, çà èñêëþ÷åíèåì ñàìûõ
áîëüøèõ òîëùèí ìåäíûõ ïðîñëîåê, è íàèìåíüøåé
ïðè ïåðïåíäèêóëÿðíîì ïëîñêîñòè ñëîåâ íàïðàâëå-
íèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ.  ñëó÷àå, êîãäà ïîëå ïàðàë-
ëåëüíî òîêó, âåëè÷èíà ÌÑ îêàçàëàñü íåñêîëüêî
ìåíüøåé, ÷åì â ñëó÷àå ïåðïåíäèêóëÿðíîé òîêó îðè-
åíòàöèè ïîëÿ â ïëîñêîñòè îáðàçöà. Òàêîå ðàçëè÷èå
îòìå÷àëîñü â ëèòåðàòóðå [15,26] è îáúÿñíÿëîñü äâó-
ìÿ ôàêòîðàìè: àíèçîòðîïíûì ìàãíèòîðåçèñòèâíûì
ýôôåêòîì (ÀÌÐ) äëÿ ôåððîìàãíèòíûõ ìàòåðèàëîâ
[27] è ñîáñòâåííîé àíèçîòðîïèåé ãèãàíòñêîãî ÌÑ
[28–30]. Êðèâûå �R/Rs äëÿ ðàçëè÷íûõ îðèåíòàöèé
ìàãíèòíîãî ïîëÿ âåäóò ñåáÿ ïîäîáíî, çà èñêëþ÷åíè-
åì îáëàñòè dCu � 20–25 Å.
Íàèáîëåå ïðèìå÷àòåëüíîé îñîáåííîñòüþ êðèâûõ
�R/Rs äëÿ âñåõ òðåõ îðèåíòàöèé ìàãíèòíîãî ïîëÿ
ÿâëÿåòñÿ èõ îñöèëëèðóþùèé õàðàêòåð, ïðè÷åì ýêñ-
òðåìóìû êðèâûõ íàáëþäàþòñÿ ïðè òîëùèíàõ ìåä-
íûõ ïðîñëîåê dCu, ðàâíûõ öåëîìó èëè ïîëóöåëîìó
÷èñëó ìåæïëîñêîñòíûõ ðàññòîÿíèé äëÿ ïëîñêîñòåé
(111) Ñu: d(111) = 2,087 Å (òîëùèíû nd(111) ïîêàçà-
íû íà ðèñ. 2, 3 âåðòèêàëüíûìè øòðèõàìè ñ óêàçàíè-
åì ÷èñëà n íàä íèìè). Ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ìàêñèìóìà-
ìè (èëè ìåæäó ìèíèìóìàìè) �R/Rs î÷åíü ìàëû,
çíà÷èòåëüíî ìåíüøå õàðàêòåðíîãî èçâåñòíîãî ïåðèî-
äà 9 Å äëÿ ñâåðõðåøåòîê Co/Cu [2–7].  ÷àñòíîñòè,
ýòè ðàññòîÿíèÿ ðàâíû 1; 1,5; 2; 2,5 è 3 d(111), ò.å.
íàèáîëüøåå èç íèõ íå ïðåâîñõîäèò � 6 Å. Íàñêîëüêî
íàì èçâåñòíî, íàèìåíüøèé ïåðèîä îñöèëëÿöèé ïî
dCu áûë îáíàðóæåí ïðè èññëåäîâàíèè ôîòîýìèññèè
èç ïëåíîê ìåäè íà (001) Ñî [31] è ñîîòâåòñòâîâàë
çíà÷åíèþ, ðàâíîìó òîëùèíå 2,3±0,1 àòîìíûõ ñëîåâ
(001) Ñu (÷òî ñîîòâåòñòâóåò òåîðåòè÷åñêè îæèäàåìî-
ìó çíà÷åíèþ äëÿ ìåæñëîåâîé îáìåííîé ñâÿçè è ïå-
ðèîäó ìîäóëÿöèè ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé íà óðîâíå
Ôåðìè äëÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ êâàíòîâûõ ÿì [8–10]).
Çàìåòèì, ÷òî äëÿ ñòðóêòóð Fe/Cr (001) íàáëþäà-
ëèñü êîðîòêîïåðèîäíûå (2,1 àò. cëîÿ Ñr) îñöèëëÿ-
öèè îáìåííîé ñâÿçè [32] è ÌÑ [33], ñâÿçàííûå ñ îñî-
áåííîñòÿìè òîïîëîãèè ïîâåðõíîñòè Ôåðìè Ñr [34].
Òåîðåòè÷åñêèå ðàñ÷åòû îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â
ñâåðõðåøåòêàõ Co/Cu [8–10] è êâàíòîâî-ðàçìåðíûõ
ýôôåêòîâ äëÿ ýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèé [35] íå ìîãóò
äàòü ñòîëü ìàëûå (� 1–1,5 àò. ñëîÿ) ïåðèîäû îñöèë-
ëÿöèé J1 èëè ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé ýëåêòðîíîâ ïðè
ëþáîé îðèåíòàöèè ñëîåâ ìåäè, ïîýòîìó íóæíî èñêàòü
äðóãîå îáúÿñíåíèå êîðîòêîïåðèîäíûõ îñöèëëÿöèé
îòíîñèòåëüíîãî ÌÑ.
Îñöèëëÿöèè � �R/R /s s� � � âûçâàíû îñöèëëÿ-
öèÿìè �� è � s . Íà ðèñ. 4 ïðèâåäåíû ãðàôèêè çàâèñè-
ìîñòåé � �� �| | | |
,� � è � s
| | . Çäåñü è äàëåå ìû áóäåì îáî-
çíà÷àòü èíäåêñàìè | |,
âåëè÷èíû, îòíîñÿùèåñÿ ê
ïàðàëëåëüíîé è ïåðïåíäèêóëÿðíîé òîêó îðèåíòàöè-
ÿì ìàãíèòíîãî ïîëÿ â ïëîñêîñòè ñëîåâ, à èíäåêñîì *
— âåëè÷èíû äëÿ ïîëÿ, ïåðïåíäèêóëÿðíîãî ñëîÿì.
Íà ðèñ. 4 âèäíî, ÷òî ýêñòðåìóìû ( )| |�R/Rs ñîîò-
âåòñòâóþò ýêñòðåìóìàì ��| |
� è � s
| | (âåëè÷èíà ��
| |
�
ñóùåñòâåííî ìåíüøå ��| | ,
� ïîýòîìó îñíîâíîå âíèìà-
íèå ìû ñîñðåäîòî÷èì íà ïîâåäåíèè ��| |
�), çà èñêëþ-
÷åíèåì ìàêñèìóìîâ ïðè dCu = 5d(111) è 12,5d(111)
(äëÿ óäîáñòâà íà ðèñ. 4 ïîëîæåíèå ýêñòðåìóìîâ
�R/Rs îòìå÷åíî ñòðåëêàìè, íàïðàâëåííûìè ââåðõ
(ìàêñèìóì) èëè âíèç (ìèíèìóì)). Òî÷êà ïåðåãèáà
íà ñòóïåíüêå ïðè dCu = 7,5d(111) òàêæå îòâå÷àåò
ìàêñèìóìàì ��| |
� è � s
| | . Ïðè dCu = 9 d(111) âñå òðè
668 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6
Â.Â. Çîð÷åíêî, À.Í. Ñòåöåíêî, À.Ã. Àíäåðñ, Ê.Â. Êóòüêî
15105
0,5
0
1,0
1,5
2,0
2,5
40
d ,Cu Å
5 10 15 20 25 3530
%
�
R
/R
, s
s *
( R/R )� s
s
( R/R )�
( R/R )�
||
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòè îòíîñèòåëüíîãî ìàãíèòîñîïðîòèâëå-
íèÿ �R/Rs ñâåðõðåøåòîê Co/Cu îò òîëùèíû ïðîñëîåê
ìåäè dCu â ìàãíèòíîì ïîëå, ëåæàùåì â ïëîñêîñòè îáðàç-
öîâ ïåðïåíäèêóëÿðíî ( )�R/Rs
èëè ïàðàëëåëüíî òîêó
( )| |�R/Rs ëèáî íàïðàâëåííîì ïî íîðìàëè ê ïëîñêîñòè
îáðàçöîâ ( )*�R/Rs .
âåëè÷èíû � �� �| | | |
,� � è � s
| | èìåþò ìàêñèìóì, êîòîðî-
ìó, î÷åâèäíî, äîëæíà îòâå÷àòü ñòóïåíüêà â ýòîé îá-
ëàñòè dCu (íå ïîêàçàíà íà ðèñ. 3). Ïîëîæåíèÿ ýêñ-
òðåìóìîâ ��| |
� è � s
| | ïîëíîñòüþ ñîâïàäàþò íà÷èíàÿ ñ
dCu> 5d(111), à ïðè ìåíüøèõ dCu îíè íå ñîâïàäàþò.
Ïðèìå÷àòåëüíî, ÷òî ñîâïàäàþùèå ïî dCu ýêñòðåìó-
ìû ��| |
� è � s
| | îäíîòèïíû, ò.å. ýòî ëèáî ìèíèìóìû,
ëèáî ìàêñèìóìû. Âàæíûì îáñòîÿòåëüñòâîì ÿâëÿåò-
ñÿ òî, ÷òî ìàêñèìóìû è ìèíèìóìû ( )| |�R/Rs ñîîò-
âåòñòâóþò ìàêñèìóìàì è ìèíèìóìàì ��| |
� è � s
| | , çà
èñêëþ÷åíèåì îáëàñòè dCu < 5d(111) è òî÷êè dCu =
= 8,5d(111) (âáëèçè 18 Å), â êîòîðîé íàáëþäàþòñÿ
ìèíèìóìû � �� �| | | |
,� � è � s
| | è ìàêñèìóì ( )| |�R/Rs .
Ïîëîæåíèå ýêñòðåìóìîâ ��
| |
� , êàê ïðàâèëî, òàêæå
ñîâïàäàåò ñ ýêñòðåìóìàìè ��| |
� è � s
| | (ñì. ðèñ. 4). Â
÷àñòíîñòè, îòñóòñòâèå ýêñòðåìóìà ��
| |
� ïðè dCu =
= 11,5d(111) ïðèâåëî ê òîìó, ÷òî ïðè ýòîé òîëùèíå
dCu íå íàáëþäàåòñÿ ýêñòðåìóì ( )| |�R/Rs , õîòÿ åñòü
ìàêñèìóìû ��| |
� è � s
| | .
Çàìåòèì, ÷òî íàøè ñâåðõðåøåòêè Co/Cu èìåþò
ïîâûøåííûé óðîâåíü óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ � s
| |
ïî ñðàâíåíèþ ñ äàííûìè, ïðèâåäåííûìè â ëèòåðà-
òóðå. Íàïðèìåð, äëÿ [Ñî (11 Å)/Ñu (dCu)]20
âåëè÷èíà �( )Í � 0 ïðèáëèçèòåëüíî ðàâíà 23 è
17 ìêÎì�ñì äëÿ dCu = 9 è 18 Å ñîîòâåòñòâåííî [3].
Äëÿ ÑÐ ñ dCî = 15 Å è dCu = 9 Å, èçãîòîâëåííîé äðó-
ãîé ãðóïïîé èññëåäîâàòåëåé [4], áûëî ïîëó÷åíî
áëèçêîå çíà÷åíèå � s � 20,3 ìêÎì�ñì. Ýòè âåëè÷èíû
ïðèáëèçèòåëüíî â òðè ðàçà íèæå ñîîòâåòñòâóþùèõ
óðîâíåé � s
| | äëÿ íàøèõ ÑÐ.
Åñëè âîñïîëüçîâàòüñÿ èçâåñòíûì äëÿ ìåäè ñîîò-
íîøåíèåì ��Cu � 750 ìêÎì�ñì�Å [36] (ãäå �Cu —
äëèíà ñâîáîäíîãî ïðîáåãà ýëåêòðîíîâ â ìåäè), ïðå-
íåáðåãàÿ äëÿ îöåíîê ðàçëè÷èåì ìåæäó êîáàëüòîì è
ìåäüþ, òî ïîëó÷èì äëÿ îáðàçöîâ ñ dCu = 9 Å (� s
| | =
= 68,5 ìêÎì�ñì), 18 Å (� s
| | = 46 ìêÎì�ñì) è 40 Å
( | |� s � 20 ìêÎì�ñì) äëèíó ñâîáîäíîãî ïðîáåãà ýëåê-
òðîíîâ � 10,9; 16,3 è 37,5 Å ñîîòâåòñòâåííî. Âî
âñåì äèàïàçîíå dCu îò 6 äî 40 Å âåëè÷èíà � îêàçûâà-
åòñÿ ìåíüøå ïåðèîäà ñâåðõðåøåòêè � � dCu + dCî è
áëèçêà ê dCu (êàê áîëüøå, òàê è ìåíüøå dCu). Ýòî
ãîâîðèò î ñèëüíîì ðàññåÿíèè ýëåêòðîíîâ íà ïðèìå-
ñÿõ è ãðàíèöàõ ðàçäåëà â ÑÐ. Ïðè÷èíîé òàêîãî ðàñ-
ñåÿíèÿ íå ìîãóò áûòü ãðàíèöû çåðåí, ïîñêîëüêó
ñðåäíèé ðàçìåð çåðåí çíà÷èòåëüíî ïðåâîñõîäèò âå-
ëè÷èíó �. ßñíî, ÷òî ïðè òàêèõ ìàëûõ � äàæå ïðè íà-
ëè÷èè ÀÔ óïîðÿäî÷åíèÿ ñëîåâ Ñî â íàøèõ ÑÐ
íåëüçÿ îæèäàòü çàìåòíîé âåëè÷èíû ÌÑ è îòíîñè-
òåëüíîãî ÌÑ, òàê êàê äëÿ ïðîÿâëåíèÿ ãèãàíòñêîãî
ÌÑ íåîáõîäèìî, ÷òîáû âåëè÷èíà � áûëà ïî êðàéíåé
ìåðå çàìåòíî áîëüøå �.
 ýòîé ñâÿçè çàìåòèì, ÷òî ïðè âûáîðå äàâëåíèÿ
àðãîíà ÐAr äëÿ ðàñïûëåíèÿ ìèøåíåé èç Ñî è Ñu
ó÷èòûâàëè òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî âåëè÷èíà �R/Rs
ñèëüíî çàâèñèò îò ÐAr [37,38]. Íàïðèìåð, â ðàáîòå
[37] äëÿ ÑÐ [Ñî (19 Å)/Ñu (9,5 Å)]40 óìåíüøåíèå
ÐAr ïðèâåëî ê óâåëè÷åíèþ �R/Rs (ïðè êîìíàòíîé
òåìïåðàòóðå) îò � 2 % ïðè ÐAr 11,25 ìToðð äî
� 39 % ïðè ÐAr = 3 ìToðð. Ðåêîðäíûå çíà÷åíèÿ
�R/Rs äëÿ ÑÐ Co/Cu áûëè ïîëó÷åíû ïðè ÐAr =
= 3,25 ìToðð (�R/Rs = 65 %) [39] è ÐAr �
= 3,75 ìToðð (> 80 %) [20] (â ïîñëåäíåì ñëó÷àå
ñâåðõðåøåòêè Co/Cu (111) ïðè óìåíüøåíèè ÐAr äî
1,5 ìToðð íàáëþäàëñÿ ñïàä �R/Rs äî 75 % [40]).
Ñíèæåíèå äàâëåíèÿ àðãîíà ïðèâîäèëî, êðîìå
òîãî, ê óìåíüøåíèþ øåðîõîâàòîñòè ãðàíèö ðàçäåëà
ñëîåâ Ñî è Ñu, õîòÿ è ñîïðîâîæäàëîñü íåêîòîðûì
óñèëåíèåì ïåðåìåøèâàíèÿ ñëîåâ Ñî è Ñu [37]. Ñ
ýòîé òî÷êè çðåíèÿ ìû ðåøèëè èññëåäîâàòü, ÷òî áó-
äåò ïðîèñõîäèòü ïðè íèçêîì äàâëåíèè àðãîíà â íà-
äåæäå äîáèòüñÿ ïîëó÷åíèÿ ñòðóêòóð ñ ïðåäåëüíî
ãëàäêèìè ñëîÿìè, ó÷èòûâàÿ îòñóòñòâèå øåðîõîâàòî-
ñòè ïîäëîæêè èç ôòîðôëîãîïèòà. Ïî-âèäèìîìó,
íàø ñëèøêîì æåñòêèé ðåæèì íàíåñåíèÿ ñëîåâ Ñî è
Ñu ïðèâåë ê íåêîòîðîìó ïåðåìåøèâàíèþ ñëîåâ è
âûñîêîìó óäåëüíîìó ñîïðîòèâëåíèþ îáðàçöîâ.
Çàìåòèì, ÷òî äëÿ ìíîãèõ ÑÐ, íàïðèìåð Al/Ni,
Al/Ag [41], Ni/Cu [42], Pd/Au [43], óäåëüíîå ñî-
Îñöèëëÿöèè ñîïðîòèâëåíèÿ è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â Co/Cu (111)
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6 669
II
II � s,
ì
êÎ
ì
ñì�
15105
10
30
50
70
90
0,2
0,6
1,0
1,4
1,8
40
d ,Cu Å
5 10 15 20 25 3530
40
d ,Cu Å
5 10 15 20 25 3530
8
6
4
2
0
�
,
ì
êÎ
ì
ñì�
+ II
a
á
1
0
–
2
�
�
, ì
êÎ
ì
ñì�
–
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòè óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ñâåðõðå-
øåòêè Co/Cu â ñîñòîÿíèè íàñûùåíèÿ â ìàãíèòíîì ïîëå
Í = 15 êÝ, ïàðàëëåëüíîì òîêó, � s
| | è âåëè÷èíû ��| |
� (à),
à òàêæå ��
| |
� (á) îò òîëùèíû ïðîñëîåê ìåäè dCu. Ñòðåë-
êè è øòðèõè óêàçûâàþò ïîëîæåíèå îñîáûõ òî÷åê çàâè-
ñèìîñòè ( )| |�R/Rs .
ïðîòèâëåíèå � îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî ïåðèîäó
ÑÐ, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïðåäñêàçàíèÿì òåîðèè êëàññè-
÷åñêîãî ðàçìåðíîãî ýôôåêòà äëÿ ÑÐ [43] è âûïîëíÿ-
åòñÿ ïðè óñëîâèè, êîãäà îñíîâíîé ìåõàíèçì ðàññåÿ-
íèÿ ýëåêòðîíîâ ñâÿçàí ñ ãðàíèöàìè ðàçäåëà ñëîåâ.
Äëÿ íàøèõ îáðàçöîâ çàâèñèìîñòü � s
| | ( )� , ïî-âèäèìî-
ìó, ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ñëîæíóþ ôóíêöèþ
1/�, ñîäåðæàùóþ ñëàãàåìîå, ïðîïîðöèîíàëüíîå1/�,
è îñöèëëèðóþùóþ äîáàâêó (ñì. ðèñ. 5).
Äëÿ ìàãíèòíûõ ÑÐ Ni/Cu [44] è Co/Ni [45] â íó-
ëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå íàáëþäàëèñü îñöèëëÿöèè �0
êàê ôóíêöèè òîëùèíû ñëîåâ, ïðèðîäà êîòîðûõ äî
êîíöà íå óñòàíîâëåíà. Äëÿ Co/Ni [45] ýòîò ýôôåêò,
ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàí ñ îñîáåííîñòÿìè ýëåêòðîííîãî
ñïåêòðà ÑÐ. Äëÿ ÑÐ Ñî/Ñu [3] îñöèëëÿöèè îáó-
ñëîâëåíû îñöèëëÿöèÿìè ÀÔ âçàèìîäåéñòâèÿ ñëîåâ
Ñî. Íàì íå èçâåñòíû êàêèå-ëèáî ðàáîòû ïî ìåòàëëè-
÷åñêèì ÑÐ, â êîòîðûõ îïèñûâàëèñü áû òîëùèííûå
îñöèëëÿöèè � s , çà èñêëþ÷åíèåì ðàáîòû [45] ïî ÑÐ
Co/Ni ñ ïåðèîäîì îñöèëëÿöèé ïî dCî è dNi ïðèáëè-
çèòåëüíî 20 Å.
4. Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ
Ðàññìîòðèì âîçìîæíûå îáúÿñíåíèÿ íàáëþäàå-
ìûõ îñöèëëÿöèé �R/Rs , �� è � s .  òåîðèè ãèãàíò-
ñêîãî ÌÑ ñ èçìåíåíèåì òîëùèíû îñöèëëÿöèè,
ñâÿçàííûå ñî ñâåðõðåøåòî÷íûìè ýôôåêòàìè êâàí-
òîâàíèÿ ñïåêòðà ýëåêòðîíîâ, ðàññìàòðèâàëèñü â
ðÿäå ðàáîò [46], îäíàêî ýòè òåîðåòè÷åñêèå ìîäåëè íå
ó÷èòûâàþò êîíêðåòíûé âèä ýíåðãåòè÷åñêèõ çîí ÑÐ.
Ðàçðàáàòûâàåìûå â ïîñëåäíåå âðåìÿ ìåòîäû ðàñ÷åòà
ÌÑ ñ ó÷åòîì ðåàëüíîé ýíåðãåòè÷åñêîé ñòðóêòóðû
ÑÐ â ïðèìåíåíèè ê ñèñòåìå Co/Cu [47–49], ïî-âè-
äèìîìó, íå ìîãóò äàòü îñöèëëÿöèé ÌÑ ñ ïåðèîäîì â
îäèí-äâà àòîìíûõ ñëîÿ. Ïîýòîìó íàèáîëåå åñòåñò-
âåííûì ÿâëÿåòñÿ äðóãîå îáúÿñíåíèå ïîÿâëåíèÿ îñ-
öèëëÿöèé �R/Rs , �� è � s .
Ïðè òåîðåòè÷åñêîì àíàëèçå ïðè÷èí îñöèëëÿöèé �
è ÌÑ ìîæíî ïðåäïîëîæèòü ñóùåñòâîâàíèå íåñêîëü-
êèõ çàâèñÿùèõ îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ ìåõàíèçìîâ, îï-
ðåäåëÿþùèõ óðîâåíü ñîïðîòèâëåíèÿ. Ïåðâûé èç
íèõ, îòâåòñòâåííûé çà ãèãàíòñêîå ÌÑ â ÀÔ óïîðÿ-
äî÷åííûõ ÑÐ, ñâÿçàí ñî ñïèí-çàâèñÿùèì ðàññåÿíè-
åì ýëåêòðîíîâ â îáúåìå è íà ãðàíèöàõ ðàçäåëà ñëî-
åâ, è äëÿ åãî ýôôåêòèâíîãî ïðîÿâëåíèÿ òðåáóåòñÿ,
÷òîáû ýëåêòðîíû ïåðåñåêàëè íåñêîëüêî ãðàíèö ðàç-
äåëà, ïðåæäå ÷åì ïðîèçîéäåò èõ ðàññåÿíèå (ò.å.
� � �CP). Âêëàä ýòîãî ìåõàíèçìà â ñîïðîòèâëåíèå
îïðåäåëÿåòñÿ óãëîì � ìåæäó íàïðàâëåíèÿìè ìàã-
íèòíûõ ìîìåíòîâ ñîñåäíèõ ñëîåâ Ì1 è Ì2, è â
ñëó÷àå ïàðàëëåëüíîñòè Ì1 è Ì2 ïëîñêîñòè ñëîåâ
õîðîøî îïèñûâàåòñÿ ñîîòíîøåíèåì
[ ( ) ]� �Í s� ~ sin )2( (� �/2 0� ïðè � �( ) )Í s� .
Ýòî ñîîòíîøåíèå áûëî ïîäòâåðæäåíî ýêñïåðèìåí-
òàëüíî äëÿ íàïðàâëåíèé òîêà êàê ïàðàëëåëüíî, òàê
è ïåðïåíäèêóëÿðíî ñëîÿì ÑÐ [28,29,50], õîòÿ íà-
áëþäàëèñü è íåêîòîðûå îòêëîíåíèÿ îò ýòîé çàâèñè-
ìîñòè. Ýòà çàâèñèìîñòü ïîëó÷èëà òåîðåòè÷åñêîå
îáîñíîâàíèå â ðàìêàõ êëàññè÷åñêîãî [51,52] è êâàí-
òîâîìåõàíè÷åñêîãî [47,52,53] ðàñ÷åòîâ ïðîâîäèìî-
ñòè ìàãíèòíûõ ÑÐ (òåîðåòè÷åñêè âîçìîæíî è áîëåå
ñëîæíîå ïîâåäåíèå ÌÑ ñ ïîÿâëåíèåì ìàêñèìóìà
ïðè íåêîòîðîì çíà÷åíèè � [52,53]). Ïðè ÀÔ óïîðÿ-
äî÷åíèè ìàãíèòíûõ ñëîåâ ïðè Í = 0 óãîë � �� , è
âåëè÷èíà [ ( ) ]� �Í s� (è òåì ñàìûì ��| |
�) äîñòèãàåò
ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîãî çíà÷åíèÿ. Ïðè ôåððîìàã-
íèòíîì óïîðÿäî÷åíèè ñëîåâ � � 0, è ñîîòâåòñòâóþ-
ùèé âêëàä îáðàùàåòñÿ â íóëü.
Íàëè÷èå äîñòàòî÷íî ñèëüíîãî áèêâàäðàòè÷íîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ ñëîåâ (ñì. Ïðèëîæåíèå) ìîæåò
ïðèâåñòè ê äîïîëíèòåëüíîìó çàìåòíîìó ðàçâîðîòó
ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ ñîñåäíèõ ñëîåâ íà íåêîòîðûé
óãîë, òàê ÷òî óãîë � �( )Í � �0 0 îêàæåòñÿ ìåíüøå
180� ïðè ÀÔ âçàèìîäåéñòâèè è áîëüøå íóëÿ ïðè Ô
âçàèìîäåéñòâèè, ïîýòîìó â ÀÔ ñëó÷àå áèêâàäðàòè÷-
íîå âçàèìîäåéñòâèå áóäåò ñíèæàòü âåëè÷èíó ��| | , à
ïðè Ô âçàèìîäåéñòâèè, íàîáîðîò, áóäåò ïðèâîäèòü
ê ïîÿâëåíèþ ÌÑ.
Êàê ïðàâèëî, âåëè÷èíà �R/Rs ìàëà â ñëó÷àå Ô
âçàèìîäåéñòâèÿ ñëîåâ ÑÐ, îäíàêî èçâåñòåí ñëó÷àé äëÿ
âûðàùåííîé ÌÂÅ ìåòîäîì ñâåðõðåøåòêè Co/Cu
[15], êîãäà â îòñóòñòâèå ÀÔ âçàèìîäåéñòâèÿ ñëîåâ íà-
áëþäàëîñü ãèãàíòñêîå ÌÑ òîãî æå ìàñøòàáà (� 40 %),
÷òî è äëÿ ÑÐ ñ ÀÔ ñâÿçüþ.  äàííîì ñëó÷àå ýôôåêò
ãèãàíòñêîãî ÌÑ ñâÿçàí ñ ïîäàâëåíèåì ìàãíèòíûì
ïîëåì ðàññåÿíèÿ ýëåêòðîíîâ íà òåïëîâûõ ôëóêòóàöè-
ÿõ ãðóïï ñïèíîâ àòîìîâ Ñî, êîòîðûå, ïî-âèäèìîìó,
ëîêàëèçîâàíû íà ìîíîàòîìíûõ ñòóïåíüêàõ èëè
ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé îñòðîâêè èç àòîìîâ Ñî íà ïîâåðõ-
íîñòè ãëàäêèõ ó÷àñòêîâ ïëåíîê Ñî. Êðîìå òîãî, âíåø-
íåå ìàãíèòíîå ïîëå äîëæíî ïîäàâëÿòü ðàññåÿíèå
670 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6
Â.Â. Çîð÷åíêî, À.Í. Ñòåöåíêî, À.Ã. Àíäåðñ, Ê.Â. Êóòüêî
80
60
40
20
0
1 2 3 4 5 6 7 8
�–1 –1, Å
II �
, ì
êÎ
ì
ñì�
s
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ � s
| | ñâåðõ-
ðåøåòîê Co/Cu (ñì. ðèñ. 4) îò âåëè÷èíû ��1, îáðàòíîé
ïåðèîäó ìóëüòèñëîåâ � � �d dCu Cî.
ýëåêòðîíîâ íà ôëóêòóàöèÿõ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ãåíåðè-
ðóåìîãî ñòóïåíüêàìè [54] è ñóïåðïàðàìàãíèòíûìè
êîìïëåêñàìè àòîìîâ Ñî.
Òðåòüèì ìåõàíèçìîì ÿâëÿåòñÿ ìåõàíèçì àíè-
çîòðîïíîãî ñïèí-îðáèòàëüíîãî ðàññåÿíèÿ, êîòîðûé
ïðèâîäèò ê èçâåñòíîìó ÀÌÐ ýôôåêòó [27] è ïðè îò-
êëîíåíèè ìàãíèòíîãî ìîìåíòà Ì îò íàïðàâëåíèÿ
òîêà äàåò îòðèöàòåëüíûé (äëÿ Ñî) âêëàä â ñîïðî-
òèâëåíèå, ïðîïîðöèîíàëüíûé êâàäðàòó ñèíóñà óãëà
ìåæäó ìîìåíòîì Ì è òîêîì.
Äëÿ îáúÿñíåíèÿ îñöèëëÿöèé ��, � s è �R/Rs ñäå-
ëàåì äâà îñíîâíûå ïðåäïîëîæåíèÿ. Ïåðâîå ñîñòîèò
â òîì, ÷òî øåðîõîâàòîñòü ãðàíèö ðàçäåëà â íàøèõ
ÑÐ ÿâëÿåòñÿ îñöèëëèðóþùåé ôóíêöèåé dCu. Äëÿ
ïëåíîê ìåäè òåîðåòè÷åñêè ïðåäñêàçàí ýôôåêò îñ-
öèëëÿöèè èõ øåðîõîâàòîñòè ïðè óòîëùåíèè ïëåíêè
ñ õàðàêòåðíûì øàãîì îñöèëëÿöèé â îäèí èëè áîëåå
àòîìíûé ñëîé ìåäè [55]. Òàêèå îñöèëëÿöèè äîëæíû
íàáëþäàòüñÿ ïðè äîñòàòî÷íî áîëüøîé ïîâåðõíîñò-
íîé ïîäâèæíîñòè êîíäåíñèðóþùèõñÿ àòîìîâ (â íà-
øåì ñëó÷àå ýòî óñëîâèå âûïîëíÿåòñÿ) è ïîñëîéíîì
ìåõàíèçìå ðîñòà ïëåíêè. Îíè äîëæíû ïðèâåñòè,
ñîãëàñíî òåîðåòè÷åñêèì ïðåäñòàâëåíèÿì [56], ê ñî-
îòâåòñòâóþùèì çàìåòíûì îñöèëëÿöèÿì ñîïðîòèâ-
ëåíèÿ ïëåíêè. Àíàëîãè÷íûå ýôôåêòû äîëæíû ïðî-
ÿâëÿòüñÿ è â ÑÐ [57]. Âòîðîå ïðåäïîëîæåíèå —
íàëè÷èå â íàøèõ ÑÐ çàìåòíîãî áèêâàäðàòè÷íîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ ñîñåäíèõ ìàãíèòíûõ ñëîåâ, ïðèâî-
äÿùåãî ê èçìåíåíèþ óãëà � ìåæäó Ì1 è Ì2 â îòñóò-
ñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Ýíåðãèè áèëèíåéíîãî J1 è áèêâàäðàòè÷íîãî J2
âçàèìîäåéñòâèé â ñèëüíîé ñòåïåíè çàâèñÿò îò øåðî-
õîâàòîñòè ãðàíèö ðàçäåëà ñëîåâ. Îäèí èç ïðåäëî-
æåííûõ îñíîâíûõ ìåõàíèçìîâ ôîðìèðîâàíèÿ J2
íàïðÿìóþ ñâÿçàí ñ ýòîé øåðîõîâàòîñòüþ [58] (ðîñò
J2 ïðè ïîÿâëåíèè øåðîõîâàòîñòè).  ÷àñòíîñòè,
ýêñïåðèìåíòû íà CP [Ñî (10 Å)/Ñu (9 Å)]50 (1-é
AÔ ïèê �R/Rs) ïîêàçàëè, ÷òî äëÿ ãëàäêèõ ñëîåâ
îòíîñèòåëüíîå ÌÑ äîñòèãàåò 65 % ïðè êîìíàòíîé
òåìïåðàòóðå è ïàäàåò äî 31 % ïðè óâåëè÷åíèè øåðî-
õîâàòîñòè ãðàíèö ðàçäåëà [59]. Ïðè ýòîì ñîîòíîøå-
íèå ìåæäó J1 è J2 èçìåíÿåòñÿ îò J J/1 2 2 7 , äî
J J/2 1 3 . Ðàñ÷åòû îðèåíòàöèè ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ
ñîñåäíèõ ñëîåâ Ì1 è Ì2 äëÿ íàøèõ ÑÐ â ìàãíèòíîì
ïîëå, ïåðïåíäèêóëÿðíîì ñëîÿì, ïðèâåäåíû â Ïðè-
ëîæåíèè. Èç ýòèõ ðàñ÷åòîâ ñëåäóåò, ÷òî ïðè âûïîë-
íåíèè óñëîâèÿ | |J / J1 22 1� áèêâàäðàòè÷íîå âçàèìî-
äåéñòâèå áóäåò ïðèâîäèòü ê èçìåíåíèþ óãëà �0.
Âåëè÷èíà ýòîãî èçìåíåíèÿ, âëèÿþùàÿ íà âåëè÷èíó
1-ãî âêëàäà â ÌÑ, áóäåò âîçðàñòàòü ñ óâåëè÷åíèåì
øåðîõîâàòîñòè ãðàíèö ðàçäåëà è áóäåò îñöèëëèðóþ-
ùåé ôóíêöèåé dCu ñîãëàñíî íàøåìó ïåðâîìó ïðåä-
ïîëîæåíèþ.
Ñäåëàííûå ïðåäïîëîæåíèÿ ïîçâîëÿþò òàêæå
îáúÿñíèòü ïîÿâëåíèå 2-ãî ìàêñèìóìà íà çàâèñèìîñ-
òÿõ R H( ) äëÿ îðòîãîíàëüíûõ ïîäëîæêå ìàãíèòíûõ
ïîëåé è îñöèëëÿöèîííîå ïîâåäåíèå ïîëÿ Í d*( ),Cu
ïðè êîòîðîì íàáëþäàåòñÿ 2-é ìàêñèìóì R H( ). Äåé-
ñòâèòåëüíî, åñëè áèêâàäðàòè÷íîå âçàèìîäåéñòâèå
îòíîñèòåëüíî ñëàáîå, ò.å. | |/J J1 22 1� , òî óãîë �0
äëÿ ÀÔ è Ô âçàèìîäåéñòâèé ñëîåâ áóäåò ðàâåí 180�
è íóëþ ñîîòâåòñòâåííî. Ïðè óâåëè÷åíèè ìàãíèòíîãî
ïîëÿ óãîë � ìåæäó íàïðàâëåíèåì ïîëÿ è ìàãíèòíû-
ìè ìîìåíòàìè ñëîåâ áóäåò ïîñòåïåííî óìåíüøàòüñÿ
îò 90� äî íóëÿ (ïðè ñîõðàíåíèè óãëà � ìåæäó ïðîåê-
öèÿìè Ì1 è Ì2 íà ïëîñêîñòü îáðàçöà ðàâíûì �0), è
íåò ïðè÷èí äëÿ ïîÿâëåíèÿ ìàêñèìóìà R H( ). Åñëè
æå | |/J J1 22 1� , òî óãîë �0 îòëè÷åí îò 180� èëè
íóëÿ, è ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ ïîëÿ (äî íåêîòîðîãî
çíà÷åíèÿ) ïðîèñõîäèò óìåíüøåíèå �, óãîë � îñòàåò-
ñÿ ðàâíûì �0, à óãîë � ñòðåìèòñÿ ê 180� ïðè ëþáîì
çíàêå áèëèíåéíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Â ýòîé îáëàñòè
ïîëåé ñëåäóåò îæèäàòü óìåíüøåíèÿ R H( ) çà ñ÷åò
ÀÌÐ ýôôåêòà, åñëè ñ÷èòàòü âêëàä 1-ãî ìåõàíèçìà â
ÌÑ çàâèñÿùèì òîëüêî îò óãëà �. Íà÷èíàÿ ñ íåêîòî-
ðîãî çíà÷åíèÿ ïîëÿ âîçìîæåí ñëó÷àé, êîãäà óãîë �
ñòàíåò âîçðàñòàòü (� > �0), äîñòèãàÿ ìàêñèìóìà
(ïðè � = 180�), à çàòåì ìîíîòîííî ñïàäàòü äî íóëÿ â
ñèëüíûõ ïîëÿõ, ïðè êîòîðûõ ìàãíèòíûå ìîìåíòû
ñëîåâ áóäóò îðèåíòèðîâàíû âäîëü ïîëÿ. Â ýòîì ñëó-
÷àå íåìîíîòîííûé õîä � ïðèâåäåò ê ïîÿâëåíèþ ñîîò-
âåòñòâóþùåãî ìàêñèìóìà R H( ).  ñëó÷àå ñèëüíîé
øåðîõîâàòîñòè è(èëè) ìàëîé âåëè÷èíû | |J1 , êîãäà
óãîë �0 áëèçîê ê 90�, ìàêñèìóì äîëæåí èñ÷åçàòü.
Ïðè ýòîì íà çàâèñèìîñòè R H( ) îñòàíåòñÿ ëèøü
«ãîðá» — îñîáåííîñòü â âèäå ðàçìûòîé ñòóïåíüêè.
Çàâèñèìîñòü ïîëÿ Í* îò dCu âî ìíîãîì äîëæíà îï-
ðåäåëÿòüñÿ ïàðàìåòðîì | |/J J1 22 , ò.å. çàâèñèìîñòÿ-
ìè J1(dCu) è J2(dCu), êîòîðûå, â ñâîþ î÷åðåäü, òåñ-
íî ñâÿçàíû ñ øåðîõîâàòîñòüþ ãðàíèö ðàçäåëà ñëîåâ.
Ïðîàíàëèçèðóåì çàâèñèìîñòü âåëè÷èí �� è � s îò
øåðîõîâàòîñòè ìåæôàçíûõ ãðàíèö. Ïðè ôåððîìàãíèò-
íîì âçàèìîäåéñòâèè ìàãíèòíûõ ñëîåâ óñèëåíèå øåðî-
õîâàòîñòè äîëæíî ïðèâåñòè ê ðîñòó �� ïðè ëþáîé îðè-
åíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ âñëåäñòâèå óâåëè÷åíèÿ óãëà
�0 è âêëàäà 1-ãî ìåõàíèçìà ÌÑ, óñèëåíèÿ ðàññåÿíèÿ
íà «áîëòàþùèõñÿ» ñïèíàõ àòîìîâ Ñî, íàõîäÿùèõñÿ íà
ãðàíèöàõ ñëîåâ, è ê íåêîòîðîìó óìåíüøåíèþ �� èç-çà
ýôôåêòà ÀÌÐ, êîòîðîå çà ñ÷åò îòíîñèòåëüíîé ìàëîñòè
âêëàäà â íàøåì ñëó÷àå (î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóåò ìàëîñòü
ðàçíîñòè ( ) ( )| |� �R/R R/Rs s
� ) íå äîëæíî èçìå-
íèòü îáùóþ êàðòèíó ðîñòà �� ñ âîçðàñòàíèåì øåðîõî-
âàòîñòè.  ñëó÷àå ÀÔ âçàèìîäåéñòâèÿ ïðè óâåëè÷åíèè
øåðîõîâàòîñòè 2- è 3-é ìåõàíèçìû áóäóò èçìåíÿòü �� â
òîì æå íàïðàâëåíèè, ÷òî è äëÿ Ô âçàèìîäåéñòâèÿ. Îä-
íàêî 1-é ìåõàíèçì äîëæåí óìåíüøàòü ñâîé âêëàä â ��
âñëåäñòâèå óìåíüøåíèÿ óãëà �0 è äëèíû ñâîáîäíîãî
Îñöèëëÿöèè ñîïðîòèâëåíèÿ è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â Co/Cu (111)
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6 671
ïðîáåãà ýëåêòðîíîâ � ñ ðîñòîì øåðîõîâàòîñòè. Âåëè÷è-
íà � s ñ ðîñòîì øåðîõîâàòîñòè óâåëè÷èâàåòñÿ âî âñåõ
ñëó÷àÿõ.
Òàêèì îáðàçîì, â ñëó÷àå Ô âçàèìîäåéñòâèÿ ñëîåâ
èëè åñëè 1-é ìåõàíèçì ÌÑ íå ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëÿþ-
ùèì ïðè ÀÔ âçàèìîäåéñòâèè ðîñò øåðîõîâàòîñòè
äîëæåí âûçûâàòü îäíîâðåìåííûé ñèíõðîííûé ðîñò
�� è � s . Ïðèçíàêîì ÀÔ âçàèìîäåéñòâèÿ ìîæíî ñ÷è-
òàòü óìåíüøåíèå �� è ðîñò � s ïðè óâåëè÷åíèè øåðî-
õîâàòîñòè. Çàìåòèì, îäíàêî, ÷òî ïîñëåäíåå óòâåðæ-
äåíèå â îáùåì ñëó÷àå ìîæåò áûòü è íåâåðíûì.
Ìîæíî ïðåäñòàâèòü ñåáå ñèòóàöèþ, êîãäà � � ��� �,
ñëîè ôåððîìàãíèòíîãî è íåìàãíèòíîãî ìåòàëëîâ
èäåàëüíî ãëàäêèå, ïðè÷åì ýëåêòðîíû îòðàæàþòñÿ îò
ãðàíèö ðàçäåëà ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ è çåðêàëü-
íî.  ýòîì ñëó÷àå 1-é ìåõàíèçì ÌÑ îêàæåòñÿ íåýô-
ôåêòèâíûì, òàê êàê ýëåêòðîíû áóäóò «çàïåðòû» â
ôåððîìàãíèòíûõ è íåìàãíèòíûõ ñëîÿõ. Ïîÿâëåíèå
øåðîõîâàòîñòè òîãäà äîëæíî ïðèâåñòè ê ðîñòó �� è
� s . Ïîýòîìó ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïðè ÀÔ
âçàèìîäåéñòâèè ñëîåâ íàèáîëüøåå îòíîñèòåëüíîå
ÌÑ äîëæíî äîñòèãàòüñÿ ïðè íåáîëüøîì, îïòèìàëü-
íîì óðîâíå øåðîõîâàòîñòè, ïîñêîëüêó ñèëüíàÿ øå-
ðîõîâàòîñòü ðåçêî îãðàíè÷èò âåëè÷èíó � è ñíèçèò
ýôôåêò ãèãàíòñêîãî ÌÑ. Ïðåäïîëîæåíèå îá îïòè-
ìàëüíîé äëÿ ÌÑ ñòðóêòóðå ãðàíèö ðàçäåëà Co/Cu
áûëî âûñêàçàíî íà îñíîâàíèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
äàííûõ â ðàáîòå [60]. Â ñâÿçè ñî ñêàçàííûì çàìå-
òèì, ÷òî ïðåäïîëîæåíèå î âîçìîæíîñòè çåðêàëüíîãî
ðàññåÿíèÿ ýëåêòðîíîâ íà ãðàíèöàõ ðàçäåëà ñëîåâ
ïîäòâåðæäàåòñÿ êâàíòîâîìåõàíè÷åñêèìè ðàñ÷åòàìè
äëÿ ñòðóêòóð Co/Cu (111) [49], êîòîðûå ïîêàçàëè,
÷òî ÷àñòü ýëåêòðîíîâ, íàõîäÿùèõñÿ â ñëîÿõ ìåäè,
îêàçûâàåòñÿ çàïåðòîé â ýòèõ ñëîÿõ è íå ìîæåò èõ
ïîêèíóòü (äëÿ äîñòàòî÷íî ãëàäêèõ ãðàíèö ðàçäåëà),
è èìåííî ýòî ÿâëåíèå «êàíàëèðîâàíèÿ» ìîæåò îêà-
çàòüñÿ îäíèì èç îñíîâíûõ ìåõàíèçìîâ ãèãàíòñêîãî
ÌÑ. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ðàñ÷åòû [13], â êîòîðûõ
ó÷èòûâàëñÿ ñïèí-çàâèñÿùèé ïîòåíöèàëüíûé ðåëüåô
äëÿ ýëåêòðîíîâ, à ðàññåÿíèå âíóòðè ñëîåâ ñ÷èòàëîñü
íå çàâèñÿùèì îò ñïèíà, äàþò ðîñò ÌÑ ñ óâåëè÷åíè-
åì øåðîõîâàòîñòè. Â ðàáîòå [12] ïðåäñêàçûâàëîñü
óñèëåíèå ñïèí-çàâèñÿùåãî ãðàíè÷íîãî ðàññåÿíèÿ
ïðè ðîñòå øåðîõîâàòîñòè è ïðè îáìåíå ìåñòàìè àòî-
ìîâ Ñî è Cu íà ãðàíèöàõ. Èç ïðèâåäåííûõ ïðèìå-
ðîâ âèäíî, ÷òî âîïðîñ î ðîëè øåðîõîâàòîñòè â ôîð-
ìèðîâàíèè ÌÑ ïîêà îñòàåòñÿ îòêðûòûì.
 íàøåì ñëó÷àå ãðàíèöû ðàçäåëà äàëåêè îò îïòè-
ìàëüíûõ, ïîýòîìó â ÀÔ ñëó÷àå ìîæíî îæèäàòü ðîñò
� s è ïàäåíèå �� ïðè âîçðàñòàíèè øåðîõîâàòîñòè äëÿ
íàøèõ ÑÐ. Ìîæíî òàêæå ïîêàçàòü, ÷òî â ñëó÷àå èç-
ìåíåíèÿ øåðîõîâàòîñòè âåëè÷èíà �R/Rs äîëæíà
âåñòè ñåáÿ êà÷åñòâåííî ïîäîáíî �� è � s , åñëè ìû
èìååì äåëî ñ Ô âçàèìîäåéñòâèåì.
Ïðèâåäåííûå âûøå ñîîáðàæåíèÿ ïîçâîëÿþò
îáúÿñíèòü ïîâåäåíèå çàâèñèìîñòåé îò dCu âåëè÷èí
�R/Rs , ����
� è � s
| | , â òîì ÷èñëå è ñáîè â ñèíõðîííî-
ñòè ýòèõ îñöèëëÿöèé â îáëàñòè 15 Å � �dCu 18 Å, à
òàêæå íåñîâïàäåíèå ìàêñèìóìîâ ����
� è � s
| | â îáëàñòè
dCu 5d(111). Åñòåñòâåííî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ìàê-
ñèìóìàì (ìèíèìóìàì) � s
| | ñîîòâåòñòâóþò òàêæå ìàê-
ñèìóìû (ìèíèìóìû) øåðîõîâàòîñòè. Òîãäà ñèí-
õðîííîñòü â ïîâåäåíèè ����
� è � s
| | ïðè dCu > 5d(111)
äîëæíà îçíà÷àòü ëèáî Ô ñâÿçü ñëîåâ, ëèáî òî, ÷òî â
ýòîì èíòåðâàëå dCu îñíîâíûì ÿâëÿåòñÿ 2-é ìåõà-
íèçì ÌÑ. Åñòåñòâåííî òàêæå ïðåäïîëîæèòü, ÷òî
ïî÷òè âî âñåì èññëåäîâàííîì èíòåðâàëå dCu ñëîè
èìåþò Ô òèï îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (ýòî ñîãëà-
ñóåòñÿ ñ ñèíõðîííîñòüþ îñöèëëÿöèé �R/Rs , ����
� è
� s
| | . Òîãäà ìàêñèìóì Í d*( )Cu (ðèñ. 2) ïðè dCu =
= 6,5d(111) äîëæåí îòâå÷àòü ìèíèìóìó øåðîõîâàòî-
ñòè (è, ïî-âèäèìîìó, ìèíèìóìó J1) è ìèíèìóìàì
����
� è � s
| | , ÷òî è íàáëþäàåòñÿ. Ïðè óâåëè÷åíèè dCu
øåðîõîâàòîñòü ðåçêî âîçðàñòàåò, ÷òî ñîïðîâîæ-
äàåòñÿ ðåçêèì ïàäåíèåì Í* è èñ÷åçíîâåíèåì 2-ãî
ìàêñèìóìà R H( ) â îáëàñòè dCu � 15 Å, ãäå, ïî-âèäè-
ìîìó, ïðîèñõîäèò ñìåíà çíàêà J1 ñ îòðèöàòåëüíîãî
íà ïîëîæèòåëüíûé, ò.å. îòíîøåíèå | |/J J1 22 ðåçêî
óìåíüøàåòñÿ. Çàòåì øåðîõîâàòîñòü óìåíüøàåòñÿ äî
òîëùèí d dCu 8 5 111, ( ) è ïîÿâëÿåòñÿ ïèê íà çàâèñè-
ìîñòè Í*(dCu) â ðàéîíå 17 Å, ÷òî ìîæíî îáúÿñíèòü
äâóìÿ êîíêóðèðóþùèìè ïðîöåññàìè — óìåíüøåíè-
åì øåðîõîâàòîñòè, ïðèâîäÿùèì ê óìåíüøåíèþ J2 è
ðîñòó Í*, è âîçðàñòàíèåì J1, ïðèâîäÿùèì ê îñëàá-
ëåíèþ ýôôåêòà âëèÿíèÿ J2 è óìåíüøåíèþ ïîëÿ Í*.
 òî÷êå dCu = 18 Å êðèâàÿ R H( )* êà÷åñòâåííî íå îò-
ëè÷àåòñÿ îò R H( )| | , è íåò íå òîëüêî íèêàêèõ ïðèçíà-
êîâ 2-ãî ìàêñèìóìà R H( )* , íî è âûïóêëîñòè íà
ýòîé êðèâîé. Î÷åâèäíî, ÷òî â ýòîé îáëàñòè íàõîäèò-
ñÿ 2-é ïèê ÀÔ âçàèìîäåéñòâèÿ. Â ýòîé æå îáëàñòè
íàáëþäàåòñÿ ìàêñèìóì ( )| |�R/Rs è ìèíèìóìû ����
�
è � s
| | . Ïî-âèäèìîìó, èìåííî ñìåíà òèïà ñâÿçè ñëîåâ
è ïðèâåëà ê ñáîþ â ñèíõðîííîñòè ïîâåäåíèÿ ýòèõ âå-
ëè÷èí. Íåñìîòðÿ íà ÀÔ òèï âçàèìîäåéñòâèÿ â ýòîé
îáëàñòè âåëè÷èíû ����
� è � s
| | âåäóò ñåáÿ ñèíõðîííî,
ïîýòîìó çäåñü îïðåäåëåííî äîëæåí ðàáîòàòü 2-é ìå-
õàíèçì ÌÑ.
Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè dCu â èíòåðâàëå îò
�18 äî � 19 Å ñîâìåñòíîå äåéñòâèå ðîñòà øåðîõîâà-
òîñòè è óìåíüøåíèÿ J1 âûçûâàåò ïîÿâëåíèå 2-ãî
ìàêñèìóìà R H( ) è ðîñò Í*, êîòîðûé ïðîäîëæàåòñÿ
äî dCu 20 Å, ïî-âèäèìîìó, èç-çà ïàäåíèÿ J1 è øå-
ðîõîâàòîñòè â èíòåðâàëå � 19–20 Å. Ïðè dCu � 30 Å
âòîðîé ìàêñèìóì íå íàáëþäàåòñÿ, ÷òî ñâÿçàíî ñ
óìåíüøåíèåì ïàðàìåòðà | |/J J1 22 , òàê êàê âåëè÷èíà
J1, ñîãëàñíî òåîðèè [58], äîëæíà ñïàäàòü ñ ðîñòîì
dCu áûñòðåå, ÷åì J2.
672 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6
Â.Â. Çîð÷åíêî, À.Í. Ñòåöåíêî, À.Ã. Àíäåðñ, Ê.Â. Êóòüêî
Ïîÿâëåíèåì 1-ãî ÀÔ ïèêà îáìåííîé ñâÿçè â îáëàñ-
òè d dCu 5 111( ) ìîæíî îáúÿñíèòü è ðàññîãëàñîâàíèå
õîäà êðèâûõ ����
� è � s
| | â èíòåðâàëå dCu = 9–10,5 Å, ãäå
1-é ìåõàíèçì ÌÑ, ïî-âèäèìîìó, îêàçûâàåòñÿ îñíîâ-
íûì. Äàííûå ïî ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè íàøèõ ìóëü-
òèñëîåâ, êîòîðûå áóäóò ïðèâåäåíû â îòäåëüíîé ñòà-
òüå, ïîëíîñòüþ ïîäòâåðæäàþò âûâîäû íàøåãî àíàëèçà
ïîâåäåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ è ÌÑ, ýíåðãèé J1 è J2. Îíè
ïîêàçûâàþò, ÷òî â îáëàñòÿõ dCu = 8–11 Å è � 18 Å
ïðîÿâëÿåòñÿ ÀÔ îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå ñ ìàêñèìó-
ìàìè ïðè dCu � 9–10 Å è � 18 Å, ÷òî ñîãëàñóåòñÿ ñ èç-
âåñòíûìè äàííûìè [1–10].
 ïîëüçó ñâÿçè �� è � s ñ øåðîõîâàòîñòüþ ãîâîðÿò è
äàííûå äëÿ ðàçíîñòåé � � �
( ) ( )| |� �R/R R/Rs s è
� � �
( ) ( )*� �R/R R/Rs s (ñì. ðèñ. 6). Íà ðèñ. 6
âèäíî, ÷òî îíè ÿâëÿþòñÿ îñöèëëèðóþùèìè ôóíêöèÿìè
dCu, ïðè÷åì � îñöèëëèðóåò âîêðóã óðîâíÿ � 0,35 %.
Îñöèëëÿöèè � è � s
| | (ò.å. øåðîõîâàòîñòè) îêàçàëèñü
ñèíõðîííûìè, çà èñêëþ÷åíèåì îáëàñòåé dCu � 12 Å è
dCu � 15–17 Å. Äëÿ � íåò ñòîëü ÿâíîé êîððåëÿöèè ñ � s
| | .
Îáðàùàåò íà ñåáÿ âíèìàíèå òîò ôàêò, ÷òî ìàêñèìóìû è
ìèíèìóìû � è �, à òàêæå ó÷àñòêè ïëàòî íà çàâèñèìî-
ñòÿõ �( )dCu íàõîäÿòñÿ ïðèìåðíî íà îäíîì óðîâíå. Ýòè
ðåçóëüòàòû ÿâíî ãîâîðÿò îá àíèçîòðîïèè ãèãàíòñêîãî
ÌÑ ïî îòíîøåíèþ ê îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ,
êîòîðàÿ îáñóæäàëàñü, íàïðèìåð, â ðàáîòàõ [29,30].
Ïðèìå÷àòåëüíî, ÷òî îñöèëëÿöèè � è � íå çàòóõàþò ñ
ðîñòîì dCu, ò.å. �� èçìåíÿåòñÿ ïðîïîðöèîíàëüíî � s
[29,30]. Ñîâåðøåííî äðóãîå ïîâåäåíèå çàâèñèìîñòè
�(dCu) íàáëþäàëîñü äëÿ ñïèíîâûõ âåíòèëåé
Co(70 Å)/Ñu(dCu)/NiFe(50 Å)/FeMn(100 Å) [29].
 ýòîì ñëó÷àå � ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñåëî îòdCu, ÷òî ñî-
îòâåòñòâîâàëî ïðåäñêàçàíèÿì òåîðèè [30]. Èç ýòîé òåî-
ðèè ñëåäóåò âîçìîæíîñòü ñìåíû çíàêà �, êîòîðàÿ äëÿ
íàøèõ ÑÐ ïðîèñõîäèò â îáëàñòè dCu � 39 Å.
Ðàçíîñòü � (è �) ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå
� � � �� � � �� �
, ( ) ( )*� �R /R R /Rs s . Åñëè
ñ÷èòàòü äëÿ ïðîñòîòû, ÷òî äîìåííûå ñòðóêòóðû îá-
ðàçöà ïðè Í = 0 ïðè èçìåðåíèè ÌÑ â ïîëÿõ Í
è
Í* íå îòëè÷àþòñÿ, òî ��
�R /Rs s
* 1. Ïîñêîëüêó
� �� ��� , òî îñöèëëÿöèè� îïðåäåëÿþòñÿ â îñíîâíîì
îòíîøåíèåì R /Rs s
*
, êîòîðîå îñöèëëèðóåò ñèíõðîí-
íî ñ øåðîõîâàòîñòüþ. Åñëè ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ÀÌÐ
âêëàä â ñîïðîòèâëåíèå Rs îäèíàêîâ ïðè ýòèõ îðèåí-
òàöèÿõ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, òî îòñþäà ñëåäóåò âûâîä î
áîëüøåé ÷óâñòâèòåëüíîñòè Rs
* ê èçìåíåíèþ øåðî-
õîâàòîñòè ïî ñðàâíåíèþ ñ Rs
. Îòíîñèòåëüíî áîëü-
øàÿ âåëè÷èíà � (� 0,2–0,5 %) ìîæåò áûòü îáóñëîâ-
ëåíà áîëüøîé ðàçíèöåé â ýôôåêòèâíîñòè ïðîöåññîâ
ïîäàâëåíèÿ òåïëîâûõ ôëóêòóàöèé ñïèíîâ àòîìîâ
Ñî ìàãíèòíûì ïîëåì ïðè äâóõ ðàçëè÷íûõ îðèåíòà-
öèÿõ ïîëÿ. Äëÿ âåëè÷èíû � íåëüçÿ ïðåíåáðå÷ü ñî-
ñòàâëÿþùåé � � , êîòîðàÿ äàåò çàìåòíûé âêëàä è,
î÷åâèäíî, âûçûâàåò íåñèíõðîííîñòü â ïîâåäåíèè � è
øåðîõîâàòîñòè.
Çàìåòèì, ÷òî ïðè îòêëîíåíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ îò
íàïðàâëåíèÿ íîðìàëè ê îáðàçöó íà óãîë � îòíîñè-
òåëüíîå ÌÑ ( )( )�R/Rs � äëÿ îáðàçöîâ ñ dCu = 7 è
12 Å äëÿ óãëîâ � � 20� õîðîøî îïèñûâàåòñÿ ñîîòíî-
øåíèåì ( )( ) ( ) sin*� �R /R R /R As s
� �� �� �, à ïðè
ìåíüøèõ óãëàõ íàáëþäàåòñÿ ìèíèìóì ýòîé çàâèñè-
ìîñòè â îáëàñòè óãëîâ � 5� (ðèñ. 7). Îòìåòèì, ÷òî
äëÿ ñâåðõðåøåòîê Ñî/Àg [23] íàèáîëüøàÿ âåëè÷è-
íà ( )( )�R/Rs � íàáëþäàëàñü ïðè � � 45�. Äëÿ ÑÐ
Fe/ Cr (001) [61], â êîòîðûõ èç-çà áèêâàäðàòè÷íîãî
îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íàìàãíè÷åííîñòè ñîñåä-
íèõ ñëîåâ Fe áûëè íåêîëëèíåàðíû â íóëåâîì ìàã-
íèòíîì ïîëå, ñîïðîòèâëåíèå îáðàçöîâ ìîíîòîííî
óìåíüøàëîñü ñ ðîñòîì ïîëÿ. Ïðè óãëàõ � � 25� âèä
êðèâûõ R H( , )� èçìåíÿëñÿ, ñîïðîòèâëåíèå îáðàçöîâ
âîçðàñòàëî ïðîïîðöèîíàëüíî Í2, äîñòèãàëî ìàêñè-
ìóìà ïðè H � 8 êÝ, à çàòåì áûñòðî ñïàäàëî, ïðè÷åì
ìàêñèìóì R H( ) äîñòèãàëñÿ â òî÷êå ôàçîâîãî ïåðå-
õîäà II ðîäà [61]. Õîòÿ àâòîðû è íå ïðèâîäÿò
äàííûå äëÿ ( )( )�R/Rs � , ÿñíî, ÷òî îòíîñèòåëüíîå
ÌÑ äîñòèãàåò íàèáîëüøåãî çíà÷åíèÿ â îáëàñòè
óãëîâ � < 25�. Ïîêà ìû íå íàøëè îáúÿñíåíèÿ ïîâå-
Îñöèëëÿöèè ñîïðîòèâëåíèÿ è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â Co/Cu (111)
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6 673
40
d ,Cu Å
5 10 15 20 25 3530
40
d ,Cu Å
5 10 15 20 25 3530
0,20
0,15
0,10
0,05
0
�,
%
1,0
0,8
0,6
0,4
0
�,
%
0,2
1284 16
a
á
Ðèñ. 6. Çàâèñèìîñòè âåëè÷èí � � �
( ) ( )| |� �R/R R/Rs s
(à) è � � �
( ) ( )*� �R/R R/Rs s (á) äëÿ ñâåðõðåøåòîê
Co/Cu îò òîëùèíû ïðîñëîåê ìåäè dCu. Ñòðåëêàìè è
âåðòèêàëüíûìè øòðèõàìè ïîêàçàíî ïîëîæåíèå ýêñòðå-
ìóìîâ è òî÷åê ïåðåãèáà çàâèñèìîñòåé ( ) ,| |�R/Rs
.
äåíèÿ � �, è óãëîâûõ çàâèñèìîñòåé ÌÑ; âñå ýòè âî-
ïðîñû òðåáóþò äàëüíåéøåãî àíàëèçà. Ïî-âèäèìîìó,
ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî ïîÿâëåíèå îñîáåííîñòåé â
âèäå ýêñòðåìóìîâ (â ïîëÿõ Í Íñ�� ) íà çàâèñèìîñ-
òÿõ R H( , )� ïðè � < 90� ñâÿçàíî ñ äîñòàòî÷íî áîëü-
øèì óðîâíåì áèêâàäðàòè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìàã-
íèòíûõ ñëîåâ.
5. Çàêëþ÷åíèå
Äëÿ ñâåðõðåøåòîê Co/Cu (111) íà ñëþäå ñ ôèê-
ñèðîâàííîé òîëùèíîé ñëîåâ Ñî (8 Å), ïîëó÷åííûõ ñ
ïîìîùüþ ìàãíåòðîííîãî ðàñïûëåíèÿ, â ìàãíèòíûõ
ïîëÿõ Í äî 15 êÝ, îðèåíòèðîâàííûõ â ïëîñêîñòè
ñëîåâ ëèáî ïåðïåíäèêóëÿðíî èì, îáíàðóæåíû íå-
îáû÷íûå îñöèëëÿöèè óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ â íà-
ñûùåíèè � s (ïðè Í = 15 êÝ), ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ
�� è îòíîñèòåëüíîãî ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ �R/Rs ñ
ðîñòîì òîëùèíû ïðîñëîåê ìåäè dCu îò 6 äî 40 Å.
Ýêñòðåìóìû � s , �� è �R/Rs ïðèõîäÿòñÿ íà òîëùè-
íû dCu, êðàòíûå öåëîìó èëè ïîëóöåëîìó ÷èñëó ìî-
íîñëîåâ ìåäè (ò.å. âåëè÷èíå d(111) = 2,087 Å — ðàñ-
ñòîÿíèþ ìåæäó ïëîñêîñòÿìè (111) Ñu), ïðè÷åì
ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ñîñåäíèìè ìàêñèìóìàìè èëè
ìèíèìóìàìè îêàçàëèñü ðàâíûìè 1; 1,5; 2; 2,5 è
3d(111). Àíàëîãè÷íûå îñöèëëÿöèè, êîòîðûå ïîäðîá-
íî áóäóò îïèñàíû â îòäåëüíîé ñòàòüå, èñïûòûâàþò
êîíñòàíòà ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè �m è øèðèíà ëè-
íèè ôåððîìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà, ïðè÷åì íàáëþäàåò-
ñÿ ïîëíàÿ ñèíõðîííîñòü îñöèëëÿöèé � s , ��, �R/Rs
è �m . Ïîâåäåíèå çàâèñèìîñòåé ñîïðîòèâëåíèÿ îáðàç-
öîâ îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ R H( ) êà÷åñòâåííî èçìåíÿåòñÿ
ïðè îòêëîíåíèè ïîëÿ îò ïëîñêîñòè îáðàçöîâ. Êðîìå
ìàêñèìóìîâ R H( ) â ïîëÿõ Í Í Íñ ñ�
( — êîýðöè-
òèâíàÿ ñèëà îáðàçöà), ïîÿâëÿåòñÿ âòîðîé øèðîêèé
ìàêñèìóì â ïîëÿõ Í Íñ�� ëèáî õàðàêòåðíûé «ãîðá».
Òåîðåòè÷åñêèå ðàñ÷åòû íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíûõ
ìîìåíòîâ ñëîåâ â ïîëå, îðòîãîíàëüíîì ïëîñêîñòè îá-
ðàçöà, è àíàëèç ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïîçâîëÿ-
þò ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïðè÷èíîé îñöèëëÿöèé � s , �� è
�R/Rs è êîíñòàíòû ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè ÿâëÿåò-
ñÿ íåìîíîòîííîå èçìåíåíèå øåðîõîâàòîñòè ãðàíèö
ðàçäåëà ñëîåâ è ñâÿçàííûå ñ ýòèì îñöèëëÿöèè áèëè-
íåéíîãî (J1) è áèêâàäðàòè÷íîãî ( )J2 îáìåííûõ âçàè-
ìîäåéñòâèé ñîñåäíèõ ôåððîìàãíèòíûõ ñëîåâ. Èçìå-
íåíèå âèäà êðèâûõ R H( ) ïðè îòêëîíåíèè ïîëÿ îò
ïëîñêîñòè îáðàçöîâ îáóñëîâëåíî çàìåòíîé âåëè÷èíîé
áèêâàäðàòè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ è, ïî-âèäèìîìó,
äîëæíî íàáëþäàòüñÿ äëÿ îáðàçöîâ ñ | |/J J1 22 1� , ïî-
ýòîìó äëÿ îáðàçöîâ ñî çíà÷åíèÿìè òîëùèí dCu, äëÿ
êîòîðûõ ýòî íåðàâåíñòâî íå âûïîëíÿåòñÿ, ìîäèôèêà-
öèÿ êðèâûõ R H( ) íå íàáëþäàåòñÿ. Ê òàêîìó æå
âûâîäó ïðèøëè àâòîðû ðàáîòû [58], â êîòîðîé
íàáëþäàëîñü àíàëîãè÷íîå ïîâåäåíèå R H( ). Ïîýòîìó
èññëåäîâàíèå óãëîâûõ è ïîëåâûõ çàâèñèìîñòåé � s ,
�� è �R/Rs â ñî÷åòàíèè ñ òåîðåòè÷åñêèìè ðàñ÷åòàìè
ïîçâîëÿþò, â ïðèíöèïå, ñäåëàòü çàêëþ÷åíèÿ î ïðî-
öåññàõ íàìàãíè÷èâàíèÿ â ÑÐ è èçìåíåíèè ñèëû áèëè-
íåéíîãî è áèêâàäðàòè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèé ñëîåâ
ïðè âàðüèðîâàíèè òîëùèí ìàãíèòíîé è íåìàãíèòíîé
ñîñòàâëÿþùèõ ñâåðõðåøåòîê.
Àâòîðû áëàãîäàðíû ñîòðóäíèêàì ÍÒÓ «ÕÏÈ»
Á.À. Àâðàìåíêî è Þ.Ï. Ïåðøèíó çà èçìåðåíèå ìàã-
íèòíûõ õàðàêòåðèñòèê îáðàçöîâ è èõ ðåíòãåíîãðà-
ôè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ.
Ðàáîòà áûëà ïîääåðæàíà ÍÀÍ Óêðàèíû â ðàìêàõ
ïðîãðàììû «Íàíîñòðóêòóðíûå ñèñòåìû, íàíîìàòå-
ðèàëû, íàíîòåõíîëîãèè», ãðàíò ¹ 3-026/2004.
Ïðèëîæåíèå
Ïîëåâàÿ çàâèñèìîñòü îðèåíòàöèè ìàãíèòíûõ
ìîìåíòîâ ñëîåâ â ñòðóêòóðàõ òèïà Co/Cu (111)
â ïåðïåíäèêóëÿðíîì ïîäëîæêå ìàãíèòíîì ïîëå
Ðàññìîòðèì N ìàãíèòíûõ ñëîåâ, ñâÿçàííûõ îá-
ìåííûì âçàèìîäåéñòâèåì ÷åðåç ïðîñëîéêè èç íå-
ìàãíèòíîãî ìàòåðèàëà.  ñëó÷àå N �� 1 èëè äëÿ
ñïèí-âåíòèëüíûõ ñòðóêòóð ñ N � 2 ôóíêöèîíàë ýíåð-
ãèè èìååò âèä, õàðàêòåðíûé äëÿ ìàãíåòèêà ñ äâóìÿ
ïîäðåøåòêàìè. Ïðåäñòàâèì ôóíêöèîíàë ýíåðãèè â
âèäå, êîòîðûé èñïîëüçîâàëñÿ â ñòàòüÿõ [62] (ìàãíèò-
íîå ïîëå è îñü z ïåðïåíäèêóëÿðíû ñëîÿì):
F k n n n n n ni
x
i
y
i
z
i
y
i
x
i
z
i
� � � �
�
�{ [( ) ( ) ( ) ]2 2 2
1
2
� �
m
n h ni
z
i
z
2
2( ) ( )} � �
1
2
1
21 1 2 2 1 2
2J J( ) ( )n n n n .
(1)
674 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6
Â.Â. Çîð÷åíêî, À.Í. Ñòåöåíêî, À.Ã. Àíäåðñ, Ê.Â. Êóòüêî
Z
�, ãðàä
9080706040 503020100
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Ðèñ. 7. Çàâèñèìîñòü îòíîøåíèÿ Z R /Rs� ��[( )( )� �
� �� �
�( ) ] [( ) ( ) ]* *� � �R /R / R /R R /Rs s s äëÿ ñâåðõðåøå-
òîê Co/Cu ñ òîëùèíàìè ïðîñëîåê ìåäè dCu = 7 (�) è
12 (�) Å îò óãëà � ìåæäó ìàãíèòíûì ïîëåì, ïåðïåíäè-
êóëÿðíûì òîêó, è íîðìàëüþ ê ïëîñêîñòè ìóëüòèñëîåâ.
Ïðè � � 5� âåëè÷èíà Z = – 3,53�10 –4 è – 1,15�10–3 äëÿ
dCu = 7 è 12 Å (ïðè � = 10� Z = 1,77�10–4 äëÿ îáðàçöà ñ
dCu = 7 Å). Ëèíèåé ïîêàçàíà ôóíêöèÿ sin�.
Çäåñü J1 — ãåéçåíáåðãîâñêàÿ (áèëèíåéíàÿ) îáìåí-
íàÿ ýíåðãèÿ; J2 — ýíåðãèÿ áèêâàäðàòè÷íîãî âçàè-
ìîäåéñòâèÿ; k — ýíåðãèÿ êóáè÷åñêîé àíèçîòðîïèè;
h — çååìàíîâñêàÿ ýíåðãèÿ âî âíåøíåì ïîëå; m —
ýíåðãèÿ ðàçìàãíè÷èâàíèÿ; n i — åäèíè÷íûé âåêòîð
â íàïðàâëåíèè ìàãíèòíîãî ìîìåíòà ñëîÿ Ìi.
 ñèñòåìå êîîðäèíàò, â êîòîðîé íîðìàëü ê îáðàç-
öó íàïðàâëåíà âäîëü îñè [111], à îñè x è y îðèåíòè-
ðîâàíû âäîëü íàïðàâëåíèé [110] è [112] ñîîòâåòñò-
âåííî èìååì
F k
m
i i i i� � �
!
""
#
$
%% �
1
4
1
3
2
3
3
2
4 4 3 2sin cos sin sin cos� � � � � �i i
i
h J�
&
'
(
)(
*
+
(
,(
� �
�
� cos [...]
1
2 1
1
2
+
1
2 2
2J [...] , [...] cos cos sin sin cos� �� � � � �1 2 1 2 , � � �� �1 2 . (2)
Çäåñü ìû èñïîëüçîâàëè ñôåðè÷åñêóþ ñèñòåìó êî-
îðäèíàò, â êîòîðîé � i — óãîë ìåæäó ìàãíèòíûì ìî-
ìåíòîì Ìi ñëîÿ i è îñüþ z; � i — óãîë ìåæäó ïðîåê-
öèåé Ìi íà ïëîñêîñòü ñëîåâ è îñüþ x. Åñëè ó÷åñòü,
÷òî îáëàñòè ñ îäíîðîäíîé íàìàãíè÷åííîñòüþ (äîìå-
íû) ïî ñâîèì ðàçìåðàì çíà÷èòåëüíî (íà ìíîãî ïî-
ðÿäêîâ) ïðåâîñõîäÿò ðàçìåðû çåðåí â ñâåðõðåøåò-
êàõ Co/Cu, òî ñ ó÷åòîì îòñóòñòâèÿ âûäåëåííûõ
îðèåíòàöèé íàïðàâëåíèé [110] è [112] îòíîñèòåëüíî
ïîäëîæêè íóæíî óñðåäíèòü ôóíêöèîíàë F ïî âñåì
çåðíàì â ïðåäåëàõ äîìåíà, ÷òî ïðèâåäåò ê èñ÷åçíî-
âåíèþ âêëàäà òðåòüåãî ñëàãàåìîãî â F â ñóììå (2).
Òàêèì îáðàçîì, ôóíêöèîíàë F îêàçûâàåòñÿ çàâèñÿ-
ùèì îò òðåõ ïåðåìåííûõ: � �1 2, è �.
Àíàëèç ìèíèìóìîâ ôóíêöèîíàëà (2) ïðèâîäèò ê
ñëåäóþùèì ðåçóëüòàòàì. Óñòîé÷èâûì ñîñòîÿíèÿì
íàìàãíè÷åííîñòè îòâå÷àåò ðàâåíñòâî óãëîâ �1 è �2,
ò.å. � � �1 2� � . Âñå âîçìîæíûå ñîñòîÿíèÿ ìàãíèò-
íîé ñòðóêòóðû ëåæàò â ÷åòûðåõ îáëàñòÿõ íà ôàçîâîé
äèàãðàììå â êîîðäèíàòàõ ( , )J J1 2 , ïîêàçàííîé íà
ðèñ. 8 (ýêñïåðèìåíòàëüíî è òåîðåòè÷åñêè ïîêàçàíî,
÷òî âåëè÷èíà áèêâàäðàòè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ J2 íå-
îòðèöàòåëüíà). Ãðàíèöû îáëàñòåé I–IV îïðåäåëÿþò-
ñÿ ïðÿìûìè | |� � 1, ãäå ïàðàìåòð � � J / J1 22 ÿâëÿåòñÿ
ìåðîé îòíîñèòåëüíîé ñèëû ãåéçåíáåðãîâñêîãî è áè-
êâàäðàòè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèé.
 îáëàñòè I ( , | | )J1 0 1� �� ñ ôåððîìàãíèòíûì îá-
ìåííûì âçàèìîäåéñòâèåì ñëîåâ ïðè ïðîèçâîëüíîì
ìàãíèòíîì ïîëå óãîë � ìåæäó ïðîåêöèÿìè Ì1 è Ì2
íà ïëîñêîñòü ñëîåâ ñîõðàíÿåòñÿ ïîñòîÿííûì è ðàâ-
íûì íóëþ ( )cos� � 1 . Ñâÿçü óãëà � ñ ìàãíèòíûì ïî-
ëåì h îïèñûâàåòñÿ ñîîòíîøåíèåì
cos ,� -� �
h
m
- .
!
"
#
$
%
!
"
#
$
% �
!
"
"
#
$
%
%
h
m
k
m
h
m
1
7
3
2
2
, � �- ��/
/
/ /
/
/h
m
.(3)
Ñ ðîñòîì ïîëÿ ìàãíèòíûå ìîìåíòû Ì1 è Ì2 îò-
êëîíÿþòñÿ îò ïëîñêîñòè ñëîåâ è âûñòðàèâàþòñÿ
ïåðïåíäèêóëÿðíî ïîäëîæêå â ïîëå h m k/� � 4 3.
Àíàëîãè÷íûå ïðîöåññû ïðîèñõîäÿò è â ñëó÷àå AÔ
âçàèìîäåéñòâèÿ ñëîåâ (J1 0� ) â îáëàñòè III
( , )� �� � �1 1cos , äëÿ êîòîðîé
cos � -� � �
h
m
�, 0 1� �
!
"
#
$
%
!
"
#
$
% � �
2
3
4
4
5
6
7
7
h
m
J
m
h
m
2
1 22
2
2
� ,
� �- � ���
h
m
. (4)
Îäíàêî â îáëàñòÿõ II, III è IV íàìàãíè÷åííîñòè
ñëîåâ áóäóò ïåðïåíäèêóëÿðíû ïëîñêîñòè îáðàçöà â
ïîëÿõ h m k/ J J� � � �4 3 21 2( ).
 îáëàñòÿõ II è IV ìàãíèòíûå ìîìåíòû ñëîåâ
íåêîëëèíåàðíû, è â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå óãîë
� �( )H � �0 0 îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì cos� �� � ,
ò.å. â îáëàñòè II ñ ðîñòîì J2 ýòîò óãîë èçìåíÿåòñÿ îò
íóëÿ äî 90� (ïðè J2 8 9), à â îáëàñòè IV — îò 180� äî
90� (J2 8 9). Çàâèñèìîñòü óãëîâ � è � îò ìàãíèòíîãî
ïîëÿ îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì (3) è ðàâåíñòâîì
Îñöèëëÿöèè ñîïðîòèâëåíèÿ è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â Co/Cu (111)
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6 675
J2
J1
M1
M1
M2M2
nn
�
�
0
0
I III
0
II IV
Ðèñ. 8. Äèàãðàììà ìàãíèòíûõ ñîñòîÿíèé ñâåðõðåøåòîê
Co/Cu ïðè ðàçëè÷íûõ ñîîòíîøåíèÿõ ìåæäó ýíåðãèÿìè
áèëèíåéíîãî (J1) è áèêâàäðàòè÷íîãî (J2) îáìåííîãî
âçàèìîäåéñòâèé.
cos
cos
sin
�
� �
�
� �
� 2
2
, (5)
êîòîðûå îòâå÷àþò óñòîé÷èâûì ñîñòîÿíèÿì ìàãíèòíîé
ñòðóêòóðû ïðè cos2 1 2� �� �( )/ . Çäåñü çíàê ðà-
âåíñòâà îïðåäåëÿåò òî ìàãíèòíîå ïîëå hcr, ïðè êîòîðîì
óãîë � äîñòèãàåò íàèáîëüøåãî âîçìîæíîãî çíà÷åíèÿ,
ðàâíîãî 180� (ò.å. cos� � �1). Ñ äðóãîé ñòîðîíû, óñ-
òîé÷èâîå ñîñòîÿíèå ñ cos� � �1 äîñòèãàåòñÿ òàêæå â
îáëàñòè ïîëåé, â êîòîðîé cos2 1 2� �� �( )/ , ïðè÷åì
ñâÿçü � ñ h îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì (4). Çàìåòèì,
÷òî óñòîé÷èâûå ñîñòîÿíèÿ, îòâå÷àþùèå ìèíèìóìó
ôóíêöèîíàëà F, âîçìîæíû ïðè âûïîëíåíèè óñëîâèÿ
m k h/m� �7 02( ) â îáëàñòè óãëîâ 90 0� � �� . Ïî-
ñêîëüêó âûðàæåíèÿ (3) è (4) îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðó-
ãà íà âåëè÷èíó �, òî â ïîëå h h� cr äîëæåí ïðîèçîéòè
ïåðåõîä ñ âåòâè ôóíêöèè cos �( )h , îïèñûâàåìîé ñîîò-
íîøåíèåì (3), íà «âûñîêîïîëåâóþ» âåòâü (4). Åñëè
�( )hcr � 0, òî ïðè äîñòèæåíèè hcr ïðîèçîéäåò ñêà÷êî-
îáðàçíîå óâåëè÷åíèå óãëà � (èëè óìåíüøåíèå � ïðè
�( )hcr � 0). Ïîäñòàâëÿÿ çíà÷åíèå
0 1h
m
k
m
cr .
�
�
!
"
#
$
% � �2
34
5
67
&
'
)
*
+
,
1
2
1 1
7
6
1
�
� (6)
â ôóíêöèþ �, ïîëó÷àåì
0 1�( ) ( )h
J
m
k
mcr . �
�
!
"
#
$
%
!
"
#
$
% � �2
34
5
67
1
1
2
2 2
1
7
6
12�
�
� . (7)
Èç (7) âûòåêàåò, ÷òî �( )hcr � 0, åñëè k[ ]7 1 0� � � ,
ò.å. åñëè� �� � � �0 0 1 7 0, ; ,k / k èëè� � 1 7/ , k � 0.
Ïîñëå ñêà÷êà (ïðè h h� cr ) óãîë � ïîñòåïåííî óìåíü-
øàåòñÿ äî íóëÿ ïî çàêîíó (4).
Îòìå÷åííûé âûøå ñêà÷îê � â îáëàñòÿõ III è IV
äîëæåí îòðàçèòüñÿ íà âèäå ïîëåâîé çàâèñèìîñòè ñî-
ïðîòèâëåíèÿ. Äëÿ 1-ãî ìåõàíèçìà ÌÑ â êà÷åñòâå
îöåíêè ìîæíî âîñïîëüçîâàòüñÿ ñîîòíîøåíèåì
R R R /s� � � sin2 2( )� , (8)
ãäå � — óãîë ìåæäó M1 è M2:
cos sin cos cos� � � �� �2 2 . (9)
 îáëàñòè ïîëåé h h� cr , èñïîëüçóÿ ðàâåíñòâî (5),
èìååì cos cos� � �� � � 0, ò.å. óãîë � îñòàåòñÿ ïîñòî-
ÿííûì è ðàâíûì � �� 0. Ïðè h h� cr èìååì
cos cos� �� �2 12 . Ñêà÷îê cos� ïðè �( )hcr � 0 âûçî-
âåò âñïëåñê sin ( )2 2�/ è ñîïðîòèâëåíèÿ, ïîýòîìó 1-é
ìåõàíèçì ÌÑ ìîæåò ïðèâåñòè ê ïîÿâëåíèþ 2-ãî ìàêñè-
ìóìà íà R H( ) ïðè k � 0, à â AÔ îáëàñòè dCu � 10,5 Å
ïðè J J /1 22 7� ( ). Ïðè ýòîì èç ðàâåíñòâà (6), ó÷èòû-
âàÿ, ÷òî k/m �� 1, ïîëó÷àåì h /mcr � 1 � �, ò.å. ïðè
óâåëè÷åíèè øåðîõîâàòîñòè, ïðèâîäÿùåé ê âîçðàñòà-
íèþ J2, âåëè÷èíû | |� è hcr óìåíüøàþòñÿ ïðè� � 0, ò.å.
ïîëå H* â ôåððîìàãíèòíîé îáëàñòè äîëæíî óâåëè÷è-
âàòüñÿ ïðè ñãëàæèâàíèè ãðàíèö ðàçäåëà ñëîåâ (ñì. ïèê
H* ïðè dCu = 13,5 Å íà ðèñ. 2). Â AÔ îáëàñòè (íàïðè-
ìåð, âáëèçè dCu = 10,5 Å), íàîáîðîò, ðîñò øåðîõîâàòî-
ñòè äîëæåí âûçâàòü âîçðàñòàíèå H*.
Äîáàâêà ê ñîïðîòèâëåíèþ îò AMÐ ýôôåêòà ïðî-
ïîðöèîíàëüíà sin2 :, ãäå : — óãîë ìåæäó íàìàãíè-
÷åííîñòüþ è òîêîì:
R RAMR AMR sin� � :2 . (10)
Äëÿ êàæäîãî èç ìàãíèòíûõ ñëîåâ
sin cos sin sin2 2 2 2
2 2
: � � �
!
"
#
$
%� �
� �
n , (11)
ãäå n = 0 ïðè � � 90 � è n = 1 ïðè � � 90 � . Çäåñü ó÷òå-
íî òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî íàøè îáðàçöû èìåþò ñèëüíî
âûòÿíóòóþ ôîðìó. Ýíåðãèÿ, ñâÿçàííàÿ ñ àíèçîòðîïèåé
ôîðìû, áóäåò ïðèâîäèòü ê òîìó, ÷òî ïðè � � 90 � ïðî-
åêöèè ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ ñëîåâ Ì1 è Ì2 íà ïëîñ-
êîñòü îáðàçöà áóäóò íàïðàâëåíû ïîä ðàâíûìè óãëàìè
ê îñè îáðàçöà â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ñ ðîñòîì
ïîëÿ (â îáëàñòÿõ II è IV) óãîë � áóäåò óâåëè÷èâàòüñÿ,
è ïðè � � 90 � ïðîèçîéäåò äîïîëíèòåëüíûé, ñêà÷êîîá-
ðàçíûé ïîâîðîò ïðîåêöèé ìîìåíòîâ íà óãîë 90�. Àíà-
ëèç ïîâåäåíèÿ AMÐ ñîïðîòèâëåíèÿ êàê ôóíêöèè �
ïîêàçûâàåò, ÷òî ñ ðîñòîì � îò �0 äî 90� ñîïðîòèâëå-
íèå óìåíüøàåòñÿ, ïðè � � 90 � ïðîèçîéäåò íåáîëüøîé
ñêà÷îê (óìåíüøåíèå) ñîïðîòèâëåíèÿ. Çàòåì â èíòåðâà-
ëå 180 90� �� �� AMÐ ñîïðîòèâëåíèå íå áóäåò èçìå-
íÿòüñÿ. Ïðè � = 180� ïðîèçîéäåò ñêà÷êîîáðàçíûé ðîñò
ñîïðîòèâëåíèÿ (ïðè �( )hcr � 0) ñ ïîñëåäóþùèì ïëàâ-
íûì ñïàäîì. Òàêèì îáðàçîì, è AMÐ ìåõàíèçì ÌÑ
äîëæåí ïðèâåñòè êî 2-ìó ìàêñèìóìó R H( )* . Âòîðîé
ìåõàíèçì ÌÑ, ñâÿçàííûé ñ ðàññåÿíèåì íà òåïëîâûõ
ôëóêòóàöèÿõ ñïèíîâ èîíîâ Ñî, î÷åâèäíî, òàêæå äîë-
æåí ïðèâåñòè ê âñïëåñêó ÌÑ ïðè �( )hcr � 0. Òàêèì
îáðàçîì, âñå òðè îñíîâíûå ìåõàíèçìà ÌÑ ìîãóò îáú-
ÿñíèòü ïîÿâëåíèå 2-ãî ìàêñèìóìà. Ïîñêîëüêó 1-é è
AMÐ ìåõàíèçìû â íàøåì ñëó÷àå íå ÿâëÿþòñÿ äîìèíè-
ðóþùèìè, íà ïîëåâîé çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ íå
íàáëþäàþòñÿ ó÷àñòêè ïîñòîÿíñòâà ñîïðîòèâëåíèÿ
âñëåäñòâèå äåéñòâèÿ îñíîâíîãî, 2-ãî ìåõàíèçìà ÌÑ.
Êðîìå òîãî, îãðàíè÷åííîñòü ÷èñëà ñëîåâ ìîæåò ïðè-
âåñòè ê çàìåòíûì îòêëîíåíèÿì ïîâåäåíèÿ èõ íàìàãíè-
÷åííîñòè ïî ñðàâíåíèþ ñî ñëó÷àåì áåñêîíå÷íîãî ÷èñëà
ñëîåâ.
1. R.E. Camley and R.L. Stamps, J. Phys.: Condens.
Matter 5, 3727 (1993).
2. S.S.P. Parkin, R. Bhadra, and K.P. Roche, Phys.
Rev. Lett. 66, 2152 (1991).
3. S.S.P. Parkin, A.R. Modak, and D.J. Smith, Phys.
Rev. B47, 9136 (1993).
4. D.H. Mosca, F. Petroff, A. Fert, P.A. Schroeder,
W.P. Pratt, Jr., and R. Laloee, J. Magn. Magn.
Mater. 94, L1 (1991).
676 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6
Â.Â. Çîð÷åíêî, À.Í. Ñòåöåíêî, À.Ã. Àíäåðñ, Ê.Â. Êóòüêî
5. S.S.P. Parkin, R.F. Marks, R.F.C. Farrow, G.R.
Harp, Q.H. Lam, and R.J. Savoy, Phys. Rev. B46,
9262 (1992).
6. C. Dupas, E. Kolb, K. Le Dang, J.P. Renard, P.
Veillet, E. Velu, and D. Renard, J. Magn. Magn.
Mater. 128, 361 (1993).
7. S.K.J. Lenczowski, M.A.M. Gijs, J.B. Giesbers,
R.J.M. van de Veerdonk, and W.J.M. de Jonge, Phys.
Rev. B50, 9982 (1994).
8. P. Bruno and C. Chappert, Phys. Rev. Lett. 67, 1602
(1991); ibid. 67, 2592 (1991); Phys. Rev. B46, 261
(1992).
9. P. Bruno, J. Appl. Phys. 78, 6972 (1994); Phys. Rev.
B52, 411 (1995).
10. N.N. Lathiotakis, B.L. Gyorffy, J.B. Staunton, and B.
Ujfalussy, J. Magn. Magn. Mater. 185, 293 (1998).
11. P.M. Levy, Solid State Physics 47, 367 (1994).
12. S. Zhang and P.M. Levy, Phys. Rev. Lett. 77, 916
(1996).
13. T.N. Todorov, E.Yu. Tsymbal, and D.G. Pettifor, Phys.
Rev. B54, R12685 (1996).
14. E.Yu. Tsymbal and D.G. Pettifor, Phys. Rev. B54,
15314 (1996); J. Appl. Phys. 81, 4579 (1997); J.
Magn. Magn. Mater. 202, 163 (1999).
15. D. Barlett, F. Tsui, D. Glick, L. Lauhon, T.
Mandrekar, C. Uher, and R. Clarke, Phys. Rev. B49,
1521 (1994).
16. A.R. Modak, D.J. Smith, and S.S.P. Parkin, Phys.
Rev. B50, 4232 (1994).
17. A.R. Modak, S.S.P. Parkin, and D.J. Smith, J. Magn.
Magn. Mater. 129, 415 (1994).
18. G. Rupp and K. Schuster, J. Magn. Magn. Mater.
121, 416 (1993); G. Rupp and H.A.M. van den Berg,
IEEE Trans. Magn. 29, 3102 (1993).
19. D.B. Fulghum and R.E. Camley, Phys. Rev. B52,
13436 (1995); J.-F. Bobo, M. Piecuch, and E. Snoeck,
J. Magn. Magn. Mater. 126, 440 (1993).
20. K. Kagawa, H Kano, A. Okabe, À. Suzuki, and K.
Hayashi, J. Appl. Phys. 75, 6540 (1994).
21. C.H. Marrows, B.J. Hickey, M. Herrmann, S.
McVitie, and J.N. Chapman, J. Magn. Magn. Mater.
198–199, 408 (1999).
22. A.M. Shukh, D.H. Shin, and H. Hoffmann, J. Appl.
Phys. 78, 6507 (1994); Y. Kobayashi, Y. Aoki, H.
Sato, A. Kamijo, and M. Abe, J. Magn. Magn. Mater.
126, 501 (1993); D.J. Kubinski and H. Holloway, J.
Appl. Phys. 79, 1661 (1996).
23. D.H. Mosca, A. Barthelemy, F. Petroff, A. Fert, P.A.
Schroeder, W.P. Pratt, Jr., R. Laloee, and R.
Cabanel, J. Magn. Magn. Mater. 93, 480 (1991).
24. R.F.C. Farrow, R.F. Marks, T.A. Rabedeau, M.T.
Toney, D. Dobbertin, R. Beyers, and S.S.P. Parkin, J.
Appl. Phys. 76, 3688 (1994).
25. M. Vaezzadeh, B. George, and G. Marchal, Phys.
Rev. B50, 6113 (1994).
26. D. Greig, M.J. Hall, C. Hammond, B.J. Hickey, H.P.
Ho, M.A. Howson, M.J. Walker, N. Wiser, and D.G.
Wright, J. Magn. Magn. Mater. 110, L239 (1992);
G.R. Harp, S.S.P. Parkin, R.F.C. Farrow, R.F.
Marks, M.F. Toney, Q.H. Lam, T.A. Rabedeau, and
R.J. Savoy, Phys. Rev. B47, 8721 (1993).
27. I.A. Campbell, A. Fert, and O. Jaoul, J. Phys. C:
Metal Phys. 3, S95 (1970); T.R. McGuire and R.I.
Potter, IEEE Trans. Magn. 11, 1018 (1975).
28. B. Dieny, V.S. Speriosu, S.S.P. Parkin, B.A. Gurney,
D.R. Wilhoit, and D. Mauri, Phys. Rev. B43, 1297
(1991); A. Chaiken, P. Lubitz, J.J. Krebs, G.A. Prinz,
and M.Z. Harford, Appl. Phys. Lett. 59, 240 (1991).
29. B. Dieny, C. Cowache, A. Nossov, P. Dauguet, J.
Chaussy, and P. Gandit, J. Appl. Phys. 79, 6370
(1996).
30. Th. G.S.M. Rijks, R. Coehoorn, M.J.M. de Jong, and
W.J.M. de Jonge, Phys. Rev. B51, 283 (1995).
31. R. Kläsges, D. Schmitz, C. Carbone, W. Eberhardt,
P. Lang, R. Zeller, and P.H. Dederichs, Phys. Rev.
B57, R696 (1998).
32. J. Unguris, R.J. Celotta, and D.T. Pierce, Phys. Rev.
Lett. 67, 140 (1991); S.T. Purcell, W. Folkerts, M.T.
Johnson, N.W.E. McGee, K. Jager, J. aan de Stegge,
W.B. Zeper, W. Hoving, and P. Grünberg, Phys. Rev.
Lett. 67, 903 (1991); D.T. Pierce, J.A. Stroscio, J.
Unguris, and R.J. Celotta, Phys. Rev. B49, 14564
(1994).
33. C.D. Potter, R. Schad, P. Beliën, G. Verbanck, V.V.
Moshchalkov, Y. Bruynseraede, M. Schäfer, R. Schäfer,
and P. Grünberg, Phys. Rev. B49, 16055 (1994).
34. M.D. Stiles, Phys. Rev. B54, 14679 (1996).
35. J.E. Ortega, F.J. Himpsel, G.J. Mankey, and R.F.
Willis, Phys. Rev. B47, 1540 (1993).
36. C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, New
York, Wiley (1996), p. 217.
37. R.J. Highmore, W.C. Shih, R.E. Somekh, and J.E.
Evetts, J. Magn. Magn. Mater. 116, 249 (1992).
38. S. Honda, S. Ohmoto, R. Imada, and M. Nawate, J.
Magn. Magn. Mater. 126, 419 (1993).
39. S.S.P. Parkin, Z.G. Li, and D.J. Smith, Appl. Phys.
Lett. 58, 2710 (1991).
40. H. Kano, K. Kagawa, A. Suzuki, A. Okabe, K. Hayashi,
and K. Aso, Appl. Phys. Lett. 63, 2839 (1993).
41. H. Sato, I. Sakamoto, and C. Fierz, J. Phys.: Con-
dens. Matter 3, 9067 (1991).
42. H. Sato, T. Matsudai, W. Abdul-Razzaq, C. Fierz,
and P.A. Schroeder, J. Phys.: Condens. Matter 6,
6151 (1994).
43. P.F. Carcia and A. Suna, J. Appl. Phys. 54, 2000
(1983).
44. S. Kim and I.K. Schuller, Phys. Rev. B58, 2240
(1998).
45. D. Lederman, J.M. Gallego, S. Kim, and I.K.
Schuller, J. Magn. Magn. Mater. 183, 261 (1998).
46. A. Vedyayev, C. Cowache, N. Ryzhanova, and B.
Dieny, J. Phys.: Condens. Matter 5, 8289 (1993); A.
Vedyayev, M. Chshiev, and B. Dieny, J. Magn.
Magn. Mater. 184, 145 (1998); B.R. Bulka and J.
Barnas, Phys. Rev. B51, 6348 (1995); J. Barnas and
Y. Bruynseraede, Phys. Rev. B53, 5449 (1996).
Îñöèëëÿöèè ñîïðîòèâëåíèÿ è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â Co/Cu (111)
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6 677
47. R.H. Brown, D.M.C. Nicholson, W.H. Butler, X.-G.
Zhang, W.A. Shelton, T.C. Schulthess, and J.M.
McLaren, Phys. Rev. B58, 11146 (1998).
48. K.M. Schep, P.J. Kelly, and G.E.W. Bauer, Phys.
Rev. Lett. 74, 586 (1995); T. Kai, Y. Ohashi, and K.
Shiki, J. Magn. Magn. Mater. 183, 292 (1998).
49. W.H. Batler, X.-G. Zhang, D.M.C. Nicholson, T.C.
Schulthess, and J.M. MacLaren, Phys. Rev. Lett. 76,
3216 (1996); J. Appl. Phys. 79, 5282 (1996).
50. P. Dauguet, P. Gandit, J. Chaussy, S.F. Lee, A. Fert,
and P. Holody, Phys. Rev. B54, 1083 (1996); L.B.
Steren, A. Barthélémy, J.L. Duvail, A. Fert, R. Morel,
F. Petroff, P. Holody, R. Loloee, and P.A. Schroeder,
Phys. Rev. B51, 292 (1995); S. Mao, M. Plumer, A.
Mack, Z. Yang, and E. Murdock, J. Appl. Phys. 85,
5033 (1999).
51. S. Zhang, P.M. Levy, and A. Fert, Phys. Rev. B45,
8689 (1992); L. Sheng, D.Y. Xing, Z.D. Wang, and J.
Dong, Phys. Rev. B55, 5908 (1997); R.Y. Gu, D.Y.
Xing, and Z.D. Wang, Phys. Rev. B58, 11142 (1998).
52. J. Barnas, O. Baksalary, and A. Fert, Phys. Rev. B56,
6079 (1997).
53. A. Vedyayev, B. Dieny, N. Ryzhanova, J.B. Genin, and
C. Cowache, Europhys. Lett. 25, 465 (1994); A. Ve-
dyayev, B. Dieny, N. Ryzhanova and J.B. Genin, Phys.
Lett. A185, 117 (1004); A. Vedyayev, N. Ryzhanova,
B. Dieny, P. Dauguet, P. Gandit, and J. Chaussy,
Phys. Rev. B55, 3728 (1997); K. Wang, S. Zhang, and
P.M. Levy, Phys. Rev. B54, 11965 (1996).
54. E. Tsymbal, J. Magn. Magn. Mater. 130, L6 (1994).
55. U. Jacob, J. Vancea, and H. Hoffmann, Phys. Rev.
B41, 11852 (1990).
56. Z. Tešanoviæ, M.V. Jariæ, and S. Maekawa, Phys.
Rev. Lett. 57, 2760 (1986); N. Trivedi and N.W.
Ashcroft, Phys. Rev. B38, 12298 (1988); G. Fishman
and D. Calecki, Phys. Rev. B43, 11581 (1991); A.E.
Meyerovich and I.V. Ponomarev, Phys. Rev. B65,
155413 (2002).
57. A.E. Meyerovich and I.V. Ponomarev, Phys. Rev.
B67, 165411 (2003).
58. J.C. Slonczewski, Phys. Rev. Lett. 67, 3172 (1991); J.
Appl. Phys. 73, 5957 (1993); S. Demokritov, E.
Tsymbal, P. Grünberg, W. Zinn, and I.K. Schuller,
Phys. Rev. B49, 720 (1994).
59. C.H. Marrows, R. Loloee, and B.J. Hickey, J. Magn.
Magn. Mater. 184, 137 (1998).
60. Y. Saito, K. Inomata, A. Goto, and H. Yasuoka, J.
Magn. Magn. Mater. 126, 466 (1993); J. Phys. Soc.
Jpn. 62, 1450 (1993); C. Blaas, L. Szunyogh, C.
Weinberger, C. Sommers, P.M. Levy, and J. Shi,
Phys. Rev. B65, 134427 (2003).
61. V.V. Ustinov, N.G. Bebenin, L.N. Romashev, V.I.
Minin, M.A. Milyaev, A.R. Del, and A.V. Semerikov,
Phys. Rev. B54, 15958 (1996).
62. V.V. Kostyuchenko and A.K. Zvezdin, J. Magn.
Magn. Mater. 176, 155 (1997); Phys. Rev. B57, 5951
(1998).
Short-period oscillations of resistance and
magnetoresistance in Co/Cu (111) superlattices
on mica
V.V. Zorchenko, A.N. Stetsenko,
A.G. Anders, and K.V. Kutko
It is found that the [Co(8 Å)/Cu(dCu)(111)]20
sublattices prepared by dc magnetion sputtering
display oscillation of both the resistivity at satura-
tion, � s, and the magnetoresistance ratio �R/Rs,
as a function of copper layer thickness (dCu =
= 6–40 Å) in magnetic fields up to Í = 15 kOe
directed along or perpendicular to the Cu layers.
The � s and �R/Rs extrema were observed for
dCu = nd(111), where n is the integer or half-inte-
ger, d(111) = 2.087 Å is the distance between
(111) Ñu planes, and the intervals between
neighboring maxima and minima are equal to 1,
1.5, 2, 2.5, and 3d(111). The deviation of mag-
netic field from the layer plane gave rise to an
additional maximum in the dependence of resis-
tance on magnetic field, which is due to the
pecularities of layers magnetization in the
superlattices. The � s and �R/Rs oscillations were
accompanied by synchronous oscillations of the
magnetic anisotropy constant. The analysis of
data and the theoretical calculations of orienta-
tion for layer magnetic moments on application of
perpendicular to the layer magnetic field permit
the observed effects to be accounted for by
nonmonotonic changes of the interfaces roughness
with increasing dCu, which cause the oscillations
of bilinear and biquadratic exchange coupling of
the Ñî layers.
678 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 6
Â.Â. Çîð÷åíêî, À.Í. Ñòåöåíêî, À.Ã. Àíäåðñ, Ê.Â. Êóòüêî
|