Вплив напруженого стану на формування фази L1₀-FePt в плівці Fe₅₂Pt₄₈ на підкладинці Al₂O₃

Вплив напруженого стану на формування фази L1₀-FePt в плівці Fe₅₂Pt₄₈ на підкладинці Al₂O₃

Методами фізичного матеріялознавства вивчено вплив напруженого стану на процеси термічно активованого формування впорядкованої фази L1₀-FePt при відпалах і магнетні властивості плівки Fe₅₂Pt₄₈(15 нм). Методами физического материаловедения изучено влияние напряжённого состояния на процессы термически...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Металлофизика и новейшие технологии
Datum:2017
Hauptverfasser: Вербицька, М.Ю., Шаміс, М.Н., Сліпченко, К.В., Вербицька, Т.І., Макогон, Ю.М.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainian
Veröffentlicht: Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2017
Schlagworte:
Металлические поверхности и плёнки
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/123455
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:Вплив напруженого стану на формування фази L1₀-FePt в плівці Fe₅₂Pt₄₈ на підкладинці Al₂O₃ / М.Ю. Вербицька, М.Н. Шаміс, К.В. Сліпченко, Т.І. Вербицька, Ю.М. Макогон // Металлофизика и новейшие технологии. — 2017. — Т. 39, № 1. — С. 105-115. — Бібліогр.: 16 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-123455
record_format dspace
spelling Вербицька, М.Ю.
Шаміс, М.Н.
Сліпченко, К.В.
Вербицька, Т.І.
Макогон, Ю.М.
2017-09-04T18:00:34Z
2017-09-04T18:00:34Z
2017
Вплив напруженого стану на формування фази L1₀-FePt в плівці Fe₅₂Pt₄₈ на підкладинці Al₂O₃ / М.Ю. Вербицька, М.Н. Шаміс, К.В. Сліпченко, Т.І. Вербицька, Ю.М. Макогон // Металлофизика и новейшие технологии. — 2017. — Т. 39, № 1. — С. 105-115. — Бібліогр.: 16 назв. — укр.
1024-1809
DOI: 10.15407/mfint.39.01.0105
PACS: 61.72.Hh, 68.35.Ct, 68.37.-d, 68.55.-a, 75.50.Ss, 75.50.Vv, 75.70.Ak, 81.40.Ef
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/123455
Методами фізичного матеріялознавства вивчено вплив напруженого стану на процеси термічно активованого формування впорядкованої фази L1₀-FePt при відпалах і магнетні властивості плівки Fe₅₂Pt₄₈(15 нм).
Методами физического материаловедения изучено влияние напряжённого состояния на процессы термически активируемого формирования упорядоченной фазы L1₀-FePt при отжигах и магнитные свойства плёнки Fe₅₂Pt₄₈(15 нм).
The effect of stress state on the thermally activated processes of L1₀-FePt-ordered phase formation at annealing as well as the magnetic properties of Fe₅₂Pt₄₈(15 nm) film are studied by the physical materials science methods.
Цю роботу було фінансово підтримано німецькою організацією з академічного обміну (DААD) в рамках програми ім. Л. Ейлера (ґрант № 57094397). Автори висловлюють подяку співробітникам кафедри експериментальної фізики-4 університету м. Авґсбурґ (Німеччина), завідувачу кафедри професору М. Альбрехту і доктору Г. Беддісу за виготовлення зразків, допомогу в проведенні досліджень і обгово-рення результатів.
uk
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
Металлофизика и новейшие технологии
Металлические поверхности и плёнки
Вплив напруженого стану на формування фази L1₀-FePt в плівці Fe₅₂Pt₄₈ на підкладинці Al₂O₃
Влияние напряжённого состояния на формирование фазы L1₀-FePt в плёнке Fe₅₂Pt₄₈ на подложке Al₂O₃
Influence of the Stress State on L1₀-FePt Phase Formation within the Fe₅₂Pt₄₈ Film on Al₂O₃ Substrate
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Вплив напруженого стану на формування фази L1₀-FePt в плівці Fe₅₂Pt₄₈ на підкладинці Al₂O₃
spellingShingle Вплив напруженого стану на формування фази L1₀-FePt в плівці Fe₅₂Pt₄₈ на підкладинці Al₂O₃
Вербицька, М.Ю.
Шаміс, М.Н.
Сліпченко, К.В.
Вербицька, Т.І.
Макогон, Ю.М.
Металлические поверхности и плёнки
title_short Вплив напруженого стану на формування фази L1₀-FePt в плівці Fe₅₂Pt₄₈ на підкладинці Al₂O₃
title_full Вплив напруженого стану на формування фази L1₀-FePt в плівці Fe₅₂Pt₄₈ на підкладинці Al₂O₃
title_fullStr Вплив напруженого стану на формування фази L1₀-FePt в плівці Fe₅₂Pt₄₈ на підкладинці Al₂O₃
title_full_unstemmed Вплив напруженого стану на формування фази L1₀-FePt в плівці Fe₅₂Pt₄₈ на підкладинці Al₂O₃
title_sort вплив напруженого стану на формування фази l1₀-fept в плівці fe₅₂pt₄₈ на підкладинці al₂o₃
author Вербицька, М.Ю.
Шаміс, М.Н.
Сліпченко, К.В.
Вербицька, Т.І.
Макогон, Ю.М.
author_facet Вербицька, М.Ю.
Шаміс, М.Н.
Сліпченко, К.В.
Вербицька, Т.І.
Макогон, Ю.М.
topic Металлические поверхности и плёнки
topic_facet Металлические поверхности и плёнки
publishDate 2017
language Ukrainian
container_title Металлофизика и новейшие технологии
publisher Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
format Article
title_alt Влияние напряжённого состояния на формирование фазы L1₀-FePt в плёнке Fe₅₂Pt₄₈ на подложке Al₂O₃
Influence of the Stress State on L1₀-FePt Phase Formation within the Fe₅₂Pt₄₈ Film on Al₂O₃ Substrate
description Методами фізичного матеріялознавства вивчено вплив напруженого стану на процеси термічно активованого формування впорядкованої фази L1₀-FePt при відпалах і магнетні властивості плівки Fe₅₂Pt₄₈(15 нм). Методами физического материаловедения изучено влияние напряжённого состояния на процессы термически активируемого формирования упорядоченной фазы L1₀-FePt при отжигах и магнитные свойства плёнки Fe₅₂Pt₄₈(15 нм). The effect of stress state on the thermally activated processes of L1₀-FePt-ordered phase formation at annealing as well as the magnetic properties of Fe₅₂Pt₄₈(15 nm) film are studied by the physical materials science methods.
issn 1024-1809
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/123455
citation_txt Вплив напруженого стану на формування фази L1₀-FePt в плівці Fe₅₂Pt₄₈ на підкладинці Al₂O₃ / М.Ю. Вербицька, М.Н. Шаміс, К.В. Сліпченко, Т.І. Вербицька, Ю.М. Макогон // Металлофизика и новейшие технологии. — 2017. — Т. 39, № 1. — С. 105-115. — Бібліогр.: 16 назв. — укр.
work_keys_str_mv AT verbicʹkamû vplivnapruženogostanunaformuvannâfazil10feptvplívcífe52pt48napídkladincíal2o3
AT šamísmn vplivnapruženogostanunaformuvannâfazil10feptvplívcífe52pt48napídkladincíal2o3
AT slípčenkokv vplivnapruženogostanunaformuvannâfazil10feptvplívcífe52pt48napídkladincíal2o3
AT verbicʹkatí vplivnapruženogostanunaformuvannâfazil10feptvplívcífe52pt48napídkladincíal2o3
AT makogonûm vplivnapruženogostanunaformuvannâfazil10feptvplívcífe52pt48napídkladincíal2o3
AT verbicʹkamû vliânienaprâžennogosostoâniânaformirovaniefazyl10feptvplenkefe52pt48napodložkeal2o3
AT šamísmn vliânienaprâžennogosostoâniânaformirovaniefazyl10feptvplenkefe52pt48napodložkeal2o3
AT slípčenkokv vliânienaprâžennogosostoâniânaformirovaniefazyl10feptvplenkefe52pt48napodložkeal2o3
AT verbicʹkatí vliânienaprâžennogosostoâniânaformirovaniefazyl10feptvplenkefe52pt48napodložkeal2o3
AT makogonûm vliânienaprâžennogosostoâniânaformirovaniefazyl10feptvplenkefe52pt48napodložkeal2o3
AT verbicʹkamû influenceofthestressstateonl10feptphaseformationwithinthefe52pt48filmonal2o3substrate
AT šamísmn influenceofthestressstateonl10feptphaseformationwithinthefe52pt48filmonal2o3substrate
AT slípčenkokv influenceofthestressstateonl10feptphaseformationwithinthefe52pt48filmonal2o3substrate
AT verbicʹkatí influenceofthestressstateonl10feptphaseformationwithinthefe52pt48filmonal2o3substrate
AT makogonûm influenceofthestressstateonl10feptphaseformationwithinthefe52pt48filmonal2o3substrate
first_indexed 2025-11-26T22:51:37Z
last_indexed 2025-11-26T22:51:37Z
_version_ 1850779063394762752
fulltext 105 PACS numbers: 61.72.Hh, 68.35.Ct, 68.37.-d, 68.55.-a, 75.50.Ss, 75.50.Vv, 75.70.Ak, 81.40.Ef Вплив напруженого стану на формування фази L10-FePt в плівці Fe52Pt48 на підкладинці Al2O3 М. Ю. Вербицька, М. Н. Шаміс, К. В. Сліпченко*, Т. І. Вербицька, Ю. М. Макогон  Національний технічний університет України «КПІ», просп. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна *Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, вул. Автозаводська, 2, 04074 Київ, Україна Методами фізичного матеріялознавства вивчено вплив напруженого ста- ну на процеси термічно активованого формування впорядкованої фази L10-FePt при відпалах і магнетні властивості плівки Fe52Pt48(15 нм). Плі- вку було одержано методою магнетронного осадження на підкладинку монокристалічного сапфіру Al2O3 (1010) . Швидкий термічний відпал в атмосфері азоту проводився зі швидкістю нагріву у 400C/c в температур- ному інтервалі 500–800C тривалістю у 30 с. Встановлено, що при оса- дженні плівки формується невпорядкована фаза A1-FePt і присутні роз- тягувальні залишкові механічні напруження. При нагріві до 500C знак напружень змінюється, і вони стають стискальними. Фазове перетворен- ня A1-FePt  L10-FePt, яке починається при відпалі за температури у 600C, супроводжується зменшенням об’єму елементарної комірки, ре- лаксацією напружень і викликає зміну магнетних властивостей. Пода- льше підвищення температури відпалу до 800C приводить до збільшення Corresponding author: Tetyana Ivanivna Verbytska E-mail: y.makogon@kpi.ua National Technical University of Ukraine ‘KPI’, 37 Peremohy Ave., 03056 Kyiv, Ukraine *V. Bakul Institute for Superhard Materials, N.A.S. of Ukraine, 2 Avtozavods’ka Str., 04074 Kyiv, Ukraine Please cite this article as: M. Yu. Verbytska, M. N. Shamis, K. V. Slipchenko, T. I. Verbytska, and Iu. M. Makogon, Influence of the Stress State on L10-FePt Phase Formation within the Fe52Pt48 Film on Al2O3 Substrate, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 39, No. 1: 105–115 (2016) (in Ukrainian), DOI: 10.15407/mfint.39.01.0105. Ìåòàëëîôèç. íîâåéøèå òåõíîë. / Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2017, т. 39, № 1, сс. 105–115 / DOI: 10.15407/mfint.39.01.0105 Îòòèñêè äîñòóïíû íåïîñðåäñòâåííî îò èçäàòåëÿ Ôîòîêîïèðîâàíèå ðàçðåøåíî òîëüêî â ñîîòâåòñòâèè ñ ëèöåíçèåé 2017 ÈÌÔ (Èíñòèòóò ìåòàëëîôèçèêè èì. Ã. Â. Êóðäþìîâà ÍÀÍ Óêðàèíû) Íàïå÷àòàíî â Óêðàèíå. 106 М. Ю. ВЕРБИЦЬКА, М. Н. ШАМІС, К. В. СЛІПЧЕНКО та ін. кількості магнетотвердої впорядкованої фази L10-FePt і росту коерцитив- ної сили в перпендикулярно прикладеному до плівки магнетному полі до 14 кЕ. При цьому зберігається ізотропія магнетокристалічної енергії. Ключові слова: нанорозмірна плівка, впорядкована фаза L10-FePt, на- пружений стан, коерцитивна сила, відпал. The effect of stress state on the thermally activated processes of L10-FePt- ordered phase formation at annealing as well as the magnetic properties of Fe52Pt48(15 nm) film are studied by the physical materials science methods. The film is fabricated by magnetron sputtering technique on monocrystalline Al2O3 (1010) sapphire substrate. Rapid thermal annealing in nitrogen atmosphere carried out with heat rate of 400C/s in temperature range of 500–800C for 30 s. As determined, the disordered A1-FePt phase is formed in as-deposited film, and tensile residual mechanical stresses are presented. At the heating up to 500C, the sign of stresses is changed, and the last ones become compressive. The A1-FePt  L10-FePt phase transformation starting at annealing tempera- ture of 600C is accompanied with both the lattice cell volume decreasing and the stress relaxation, and induces the change of magnetic properties. Further annealing temperature growth up to 800C leads to increasing of both the amount of hard magnetic L10-FePt-ordered phase and the coercivity in applied magnetic field up to 14 kOe, which is perpendicular to film surface. Mean- while, isotropy of magnetocrystalline energy is maintained. Key words: nanosize film, L10-FePt-ordered phase, stress state, coercivity, annealing. Методами физического материаловедения изучено влияние напряжённо- го состояния на процессы термически активируемого формирования упо- рядоченной фазы L10-FePt при отжигах и магнитные свойства плёнки Fe52Pt48(15 нм). Плёнка получена методом магнетронного осаждения на подложку монокристаллического сапфира Al2O3 (1010) . Быстрый терми- ческий отжиг в атмосфере азота проводился со скоростью нагрева 400C/c в температурном интервале 500–800C длительностью 30 с. Установлено, что при осаждении плёнок формируется неупорядоченная фаза A1-FePt и присутствуют растягивающие остаточные механические напряжения. При нагреве до 500C знак напряжений изменяется, и они становятся сжимающими. Фазовое превращение A1-FePt  L10-FePt, которое начи- нается при отжиге при температуре 600C, сопровождается уменьшением объёма элементарной ячейки, релаксацией напряжений и вызывает из- менение магнитных свойств. Дальнейшее повышение температуры отжи- га до 800C приводит к увеличению количества магнитотвёрдой упорядо- ченной фазы L10-FePt и росту коэрцитивной силы в перпендикулярно приложенном к плёнке магнитном поле до 14 кЭ. При этом сохраняется изотропия магнитокристаллической энергии. Ключевые слова: наноразмерная плёнка, упорядоченная фаза L10-FePt, напряжённое состояние, коэрцитивная сила, отжиг. (Отримано 27 липня 2016 р.) ВПЛИВ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ НА ФОРМУВАННЯ L10-FePt В ПЛІВЦІ Fe52Pt48 107 1. ВСТУП Одним з важливих напрямків застосування наноматеріялів є індус- трія магнетного запису інформації на жорсткі носії. Тонкі металеві плівки на основі впорядкованої магнетотвердої фази L10-FePt є найбільш перспективними матеріялами для створення магнетних носіїв інформації нового покоління, які дозволять досягти макси- мальної щільності магнетного запису і зберігання інформації  1 Тбіт/см2. Фаза L10-FePt має велику енергію магнетокристалічної анізотропії 7106 Дж/м3, високі значення намагнетованості наси- чення ( 1200 емо/см3), коерцитивної сили і високу корозійну стій- кість [1]. Плівки на основі FePt можуть бути термічно стабільними навіть при розмірах зерен, менших за 3 нм, тому дослідженню маг- нетних матеріялів на основі стопу FePt в останні декілька років приділяється значна увага науковців [2–9]. Плівка FePt після осадження на холодну підкладинку має в своїй структурі невпорядковану магнетом’яку фазу А1-FePt, в якій атоми Fe та Pt хаотично розташовуються у вузлах кристалічної ґратниці. Впорядкована фаза L10-FePt утворюється при осадженні на підігріту підкладинку чи після високотемпературного термічного оброблення. Термічний відпал є невід’ємною складовою створення елементів пам’яті з використанням плівок FePt. На кінетику процесу впоряд- кування в плівках FePt впливають механічні напруження. Напру- жений стан в плівках на основі стопу FePt може бути створений за рахунок термічних напружень внаслідок різних коефіцієнтів тепло- вого розширення шарів плівки і підкладинки [10, 11] і змінюється при фазовому перетворенні A1-FePt  L10-FePt, що супроводжується зменшенням об’єму при формуванні впорядкованої фази L10-FePt і, крім того, існує напруження, що пов’язане з невідповідністю пара- метрів ґратниці плівки FePt і підкладинки, але його вплив зростає зі зменшенням товщини плівки до одиниць нанометрів. Ці напружен- ня компенсуються появою дислокацій невідповідності [11–14]. Зниження температури фазового переходу фази А1-FePt у фазу L10-FePt є однією з основних задач при створенні носіїв для запису і зберігання інформації на основі плівкових композицій FePt. Метою даної роботи було дослідження закономірностей впливу напруженого стану на формування структури, фазового складу, впо- рядкованої фази L10-FePt та магнетних властивостей нанорозмірної плівки Fe52Pt48(15 нм)/Al2O3 (1010) при відпалах в атмосфері азоту. 2. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ Нанорозмірну плівку Fe52Pt48(15 нм) отримано методом магнетронного розпорошення мозаїчної мішені стопу Fe52Pt48 на підкладинку монок- ристалічного сапфіру Al2O3 (1010) кімнатної температури. Початко- 108 М. Ю. ВЕРБИЦЬКА, М. Н. ШАМІС, К. В. СЛІПЧЕНКО та ін. вий тиск у робочому об’ємі складав 510 2 Па, тиск Ar — 0,5 Па. Тов- щина осадженої плівки контролювалась вимірюванням частоти квар- цового резонатора, яка змінювалася зі зміною товщини, а також роз- рахунком спектрів хімічного складу плівки і модулюванням тієї тов- щини методою Резерфордового зворотнього розсіяння. Точність вимі- рювання товщини плівок становила 0,5 нм. Швидкий термічний від- пал проводився в атмосфері азоту зі швидкістю нагріву 400C/c в тем- пературному інтервалі 500–800C з тривалістю 30 с. Додатково було проведено відпал у вакуумі при 700C зі швидкістю нагріву 5C/с. Фазовий склад та структура плівки досліджувалися методом ре- нтґеноструктурного фазового аналізу (Ultima IV Rigaku) у випромі- ненні CuK. Напружений стан визначався методом sin2. Середній розмір зерен (областей когерентного розсіювання) оцінено за фор- мулою Дебая–Шеррера. Ступінь орієнтації вісі с легкого магнету- вання у напрямку нормалі до поверхні плівки визначався за відно- шенням інтеґральних інтенсивностей структурних рефлексів (002) і (111). Морфологію поверхні плівок досліджено методом атомно- силової мікроскопії (АСМ) (Nanoscope Dimension 3100). Магнетні властивості були оцінені за допомогою вібраційного магнетометра MPMS SQUID VSM (Quantum Design) та магнетно-силовою мікрос- копією (Nanoscope Dimension 3100). Резистометричні вимірювання виконано чотирозондовим методом. 3. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ Результати рентґеноструктурного аналізу вказують, що після оса- дження у плівці Fe52Pt48(15 нм) формується невпорядкована магне- том’яка фаза А1-FePt з гранецентрованою кубічною ґратницею (рис. 1). В плівці Fe52Pt48(15 нм) після осадження присутні розтягувальні залишкові напруження  4,5 ГПа (рис. 2). Відпал в азоті за температури 500C приводить до зсуву структу- рного рефлексу (111)FePt в бік великих кутів, що означає початок процесу упорядкування, появу спотворень ґратниці та різкої зміни рівня і знаку напруженого стану. Знак напружень змінюються в процесі упорядкування з розтягувальних на стискаючі, а їх значен- ня  3,9 ГПа. Згідно з принципом Ле-Шательє–Брауна стискальні напруження сприяють фазовому перетворенню A1-FePt  L10-FePt; при цьому значна кількість впорядкованої фази формується вже при відпалі 600C (рис. 1). Як можна бачити з рис. 1, після відпалу за температури 600C на дифрактограмі з’являються надструктур- ний рефлекс (001) та структурний рефлекс (002), характерні для впорядкованої фази L10-FePt. Підвищення температури відпалу до 700C індукує процес упо- рядкування, який є наслідком впливу напруженого стану в плівці та супроводжується зменшенням об’єму, що відображається в рівні ВПЛИВ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ НА ФОРМУВАННЯ L10-FePt В ПЛІВЦІ Fe52Pt48 109 релаксації механічних напружень (рис. 2). Рис. 1. Дифрактограми плівок Fe52Pt48(15 нм) після осадження і відпалів в азоті в температурному інтервалі 500–800C та в вакуумі при 700C. Fig. 1. XRD patterns of Fe52Pt48(15 nm) films after deposition and annealing in nitrogen at temperature range of 500–800C and in vacuum at 700C. Рис. 2. Залежність залишкових напружень в плівці Fe52Pt48(15 нм) від те- мператури відпалу в азоті. Fig. 2. Dependence of residual stresses in Fe52Pt48(15 nm) film on annealing temperature in nitrogen. 110 М. Ю. ВЕРБИЦЬКА, М. Н. ШАМІС, К. В. СЛІПЧЕНКО та ін. Проте, після відпалу у вакуумі за температури 700C процес упо- рядкування практично не спостерігається. Це можна пояснити ни- зьким рівнем напруженого стану в плівці, що пов’язано зі значно меншою швидкістю нагріву (5C/c) (рис. 1). Автори робіт [15, 16] повідомляють, що швидкий термічний відпал не тільки призводить до упорядкування, але також сприяє формуванню переважної текс- тури (001) на аморфних підкладинках, що в майбутньому може за- безпечити виробництво приладів на основі FePt. Відпали в азоті в температурному інтервалі 600–800C супрово- джуються збільшенням інтенсивності надструктурного рефлексу (001) і рефлексу (002), що є наслідком збільшення кількості фази L10-FePt та ступеня її впорядкування (рис. 1). При підвищенні температури відпалу з 500C до 800C параметр ґратниці а зростає, а параметр с зменшується (рис. 3, а). Зменшен- ня відношення с/а вказує на збільшення ступенів тетрагональності та впорядкування (рис. 3, б). Підвищення температури відпалу призводить до збільшення від- ношення інтеґральних інтенсивностей І(002)/І(111), що вказує на збільшення кількості зерен орієнтованих у напрямку [001] і розво- рот вісі c легкого магнетування в напрямку, перпендикулярному площині підкладинки (рис. 4). Це можна пов’язати зі зменшенням рівня стискаючих напружень. Фазове перетворення А1-FePt  L10-FePt супроводжується змі- ною магнетних властивостей матеріялу. Плівка Fe52Pt48(15 нм) піс- ля осадження, яка містить в своїй структурі магнетом’яку фазу А1- FePt, має малу коерцитивну силу (рис. 5, а). Рис. 3. Зміна параметрів ґратниці фази FePt (а) та ступеню тетрагонально- сті фази L10-FePt (б) з температурою відпалу в азоті. Fig. 3. Change of FePt phase lattice parameters (а) and degree of tetragonality of L10-FePt phase (б) with annealing temperature. ВПЛИВ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ НА ФОРМУВАННЯ L10-FePt В ПЛІВЦІ Fe52Pt48 111 Рис. 4. Залежність відношення інтенсивностей структурних рефлексів І(002)/І(111) фази L10-FePt від температури відпалу в азоті. Fig. 4. Dependence of structural reflexes intensity ratio І(002)/І(111) of L10- FePt phase on annealing temperature in nitrogen. Рис. 5. Петлі гістерезису плівки Fe52Pt48(15 нм) після осадження (а) та піс- ля відпалу в азоті при 600C (б), 700C (в), 800C (г). Fig. 5. Hysteresis loops for Fe52Pt48(15 nm) as-deposited film (а) and films af- ter annealing in nitrogen at 600C (б), 700C (в), 800C (г). 112 М. Ю. ВЕРБИЦЬКА, М. Н. ШАМІС, К. В. СЛІПЧЕНКО та ін. Подальше підвищення температури відпалу від 600C до 800C призводить до значного зростання коерцитивної сили (рис. 6) як в паралельно, так і в перпендикулярно прикладеному до площини плівки магнетному полі до 15 і 14 кЕ відповідно і формуванню маг- нетотвердої фази L10-FePt. Форма кривих магнетування при магне- тних полях, прикладених паралельно і перпендикулярно до повер- хні зразка, відрізняється тільки за намагнетованістю насичення, оскільки коерцитивна сила практично однакова, при однаковій те- мпературі відпалу. При близьких значеннях коерцитивної сили бі- льша намагнетованість спостерігається в плівках при магнетному полі, прикладеному перпендикулярно до площини підкладинки (рис. 5, б, в, г). Після осадження та відпалу за температури 500C поверхня плі- вки має незначну шерсткість (рис. 7). З підвищенням температури відпалу і розвитком дифузійних процесів і фазових перетворень іс- тотно змінюється морфологія поверхні. Поверхня плівки стає більш неоднорідною, а її шерсткість змінюється від 0,12 нм до 1,22 нм (рис. 8, а). При відпалах в азоті розмір зерен фази FePt при фазовому перет- воренні фази A1 у L10-FePt практично не змінюється (рис. 8, б). Відпал при 600C (температурі початку фазового перетворення A1  L10) приводить до формування лабіринтоподібної доменної структури та до появи слабко вираженого магнетного контрасту, оскільки кількість магнетотвердої фази L10-FePt, яка лише почала формуватися, є невеликою. Подальше підвищення температури ві- дпалу до 800C супроводжується зростанням магнетних доменів (рис. 9). Рис. 6. Зміна коерцитивної сили плівки Fe52Pt48(15 нм) в перпендикулярно прикладеному до поверхні плівки магнетному полі з температурою відпалу. Fig. 6. Change of coercivity of Fe52Pt48(15 nm) film in perpendicular magnetic field with annealing temperature. ВПЛИВ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ НА ФОРМУВАННЯ L10-FePt В ПЛІВЦІ Fe52Pt48 113 4. ВИСНОВКИ Встановлено, що рівень механічних напружень в плівках Fe52Pt48(15 Рис. 7. ACM-зображення морфології поверхні плівки Fe52Pt48(15 нм) після осадження та відпалів в азоті в інтервалі температур 500–800C. Fig. 7. AFM-image of Fe52Pt48(15 nm) film surface morphology after deposi- tion and annealing in the temperature range of 500–800C. Рис. 8. Зміна шерсткості поверхні (а) плівки Fe52Pt48(15 нм) та розміру зе- рна (б) фази FePt з температурою відпалу. Fig. 8. Change of both surface roughness (а) of Fe52Pt48(15 nm) film and grain size (б) of FePt phase with annealing temperature. 114 М. Ю. ВЕРБИЦЬКА, М. Н. ШАМІС, К. В. СЛІПЧЕНКО та ін. нм), які осаджено на підкладинки Al2O3 (1010) , впливає на форму- вання впорядкованої фази L10-FePt. При осадженні плівки форму- ється невпорядкована фаза A1-FePt та присутні розтягувальні за- лишкові напруження. Різка зміна рівня напружень на стискаючі, що виникають у плівці після швидкого термічного відпалу в азоті за температури 500C за рахунок великої швидкості нагріву, сприяє процесу впорядкування та формуванню переважної орієнтації вісі легкого магнетування с у напрямку [001]. При подальшому підви- щенні температури відпалу до 800C збільшується ступінь упоряд- кування фази L10-FePt, але практично залишається незмінною ізо- тропія магнетокристалічної енергії. Цю роботу було фінансово підтримано німецькою організацією з Рис. 9. MCM-зображення поверхні плівки Fe52Pt48(15 нм) після відпалів в інтервалі температур 500–800C. Fig. 9. MFM-image of Fe52Pt48(15 nm) film surface after annealing in the tem- perature range of 500–800C. ВПЛИВ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ НА ФОРМУВАННЯ L10-FePt В ПЛІВЦІ Fe52Pt48 115 академічного обміну (DААD) в рамках програми ім. Л. Ейлера (ґрант № 57094397). Автори висловлюють подяку співробітникам кафедри експериментальної фізики-4 університету м. Авґсбурґ (Німеччина), завідувачу кафедри професору М. Альбрехту і доктору Г. Беддісу за виготовлення зразків, допомогу в проведенні досліджень і обгово- рення результатів. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА—REFERENCES 1. B. Wang, K. Barmak, and T. J. Klemmer, IEEE Transactions on Magnetics, 46: 1773 (2010). 2. M. Tsujikawa and T. Oda, Phys. Rev. Letters, 102, No. 24: 247203 (2009). 3. O. P. Pavlova, T. I. Verbitska, I. A. Vladymyrskyi, S. I. Sidorenko, G. L. Katona, D. L. Beke, G. Beddies, M. Albrecht, and I. M. Makogon, Appl. Surf. Sci., 266: 100 (2013). 4. G. Safran, T. Suzuki, K. Ouchi, P. B. Barna, and G. Radnóczi, Thin Solid Films, 496: 580 (2005). 5. A. K. Singh, J. Yin, and T. Suzuki, IEEE Transactions on Magnetics, 41: 3205 (2005). 6. I. A. Vladymyrskyi, M. V. Karpets, F. Ganss, G. L. Katona, D. L. Beke, S. I. Sidorenko, T. Nagata, T. Nabatame, T. Chikyow, G. Beddies, M. Albrecht, and Iu. M. Makogon, J. Appl.Phys., 114: 164314 (2013). 7. T. Keitoku, J. Ariake, and N. Honda, J. Magn. Magn. Mater., 287: 172 (2004). 8. Y.-C. Wu, C.-H. Lai, C.-C. Chiang, and R. T. Huang, IEEE Transactions on Magnetics, 41: 3199 (2005). 9. T. Suzuki, Z. Zhang, A. K. Singh, J. Yin, A. Perumal, and H. Osawa, IEEE Transactions on Magnetics, 41: 555 (2005). 10. W. Gruber, S. Chakravarty, C. Baehtz, W. Leitenberger, M. Bruns, A. Kobler, C. Kübel, and H. Schmidt, Phys. Rev. Lett., 107: 265501 (2011). 11. S. N. Hsiao, S. H. Liu, S. K. Chen, T. S. Chin, and H. Y. Lee, Appl. Phys. Lett., 100: 261909 (2012). 12. S. N. Hsiao, S. H. Liu, S. K. Chen, F. T. Yuan, and H. Y. Lee, J. Appl. Phys., 111: 07A702 (2012). 13. S. N. Hsiao, S. K. Chen, S. H. Liu, C. J. Liao, F. T. Yuan, and H. Y. Lee, IEEE Transactions on Magnetics, 47: 3637 (2011). 14. F. T. Yuan, S. H. Liu, W. M. Liao, S. N. Hsiao, S. K. Chen, and H. Y. Lee, IEEE Transactions on Magnetics, 48: 1139 (2012). 15. D. Makarov, J. Lee, C. Brombacher, C. Schubert, M. Fuger, D. Suess, J. Fidler, and M. Albrecht, Appl. Phys. Lett., 96: 062501 (2010). 16. M. L. Yan, Y. F. Xu, and D. J. Sellmyer, J. Appl. Phys., 99: 08G903 (2006). https://doi.org/10.1109/TMAG.2010.2042039 https://doi.org/10.1109/TMAG.2010.2042039 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.247203 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.11.102 https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.09.092 https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.09.092 https://doi.org/10.1109/TMAG.2005.855271 https://doi.org/10.1109/TMAG.2005.855271 https://doi.org/10.1063/1.4827202 https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2004.10.028 https://doi.org/10.1109/TMAG.2005.855269 https://doi.org/10.1109/TMAG.2005.855269 https://doi.org/10.1109/TMAG.2004.838073 https://doi.org/10.1109/TMAG.2004.838073 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.107.265501 https://doi.org/10.1063/1.4730963 https://doi.org/10.1063/1.4730963 https://doi.org/10.1063/1.3670515 https://doi.org/10.1063/1.3670515 https://doi.org/10.1109/TMAG.2011.2147291 https://doi.org/10.1109/TMAG.2011.2173660 https://doi.org/10.1063/1.3309417 https://doi.org/10.1063/1.2164428

Ähnliche Einträge