Обменная анизотропия в поликристаллических пленках FeNi/FeMn c асимметрией петли гистерезиса
Процесс перемагничивания изготовленной в магнитном поле поликристаллической пленки FeNi(50 Е)/FeMn(50 Е) исследован в области температур от 25 до 300 К. Внешнее поле было направлено в плоскости пленки вдоль легкой или трудной оси ферромагнитного слоя. При перемагничивании пленки вдоль легкой оси нар...
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2007
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7719 |
| 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: | Обменная анизотропия в поликристаллических пленках FeNi/FeMn с асимметрией петли гистерезиса / Д.Н. Меренков, А.Н. Блудов, С.Л. Гнатченко, M. Baran, R. Szymczak, В.А. Новосад // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 11. — С. 1260-1270. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860240925584785408 |
|---|---|
| author | Meренков, Д.Н. Блудов, А.Н. Гнатченкo, С.Л. Baran, M. Szymczak, R. Новосад, В.A. |
| author_facet | Meренков, Д.Н. Блудов, А.Н. Гнатченкo, С.Л. Baran, M. Szymczak, R. Новосад, В.A. |
| citation_txt | Обменная анизотропия в поликристаллических пленках FeNi/FeMn с асимметрией петли гистерезиса / Д.Н. Меренков, А.Н. Блудов, С.Л. Гнатченко, M. Baran, R. Szymczak, В.А. Новосад // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 11. — С. 1260-1270. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Процесс перемагничивания изготовленной в магнитном поле поликристаллической пленки FeNi(50 Е)/FeMn(50 Е) исследован в области температур от 25 до 300 К. Внешнее поле было направлено в плоскости пленки вдоль легкой или трудной оси ферромагнитного слоя. При перемагничивании пленки вдоль легкой оси наряду с обменным смещением наблюдается сильная асимметрия петли гистерезиса. При понижении температуры асимметрия становится более выраженной, смещение увеличивается. Полевые зависимости намагниченности пленки при приложении внешнего поля вдоль трудной оси симметричны и не смещены. Процесс перемагничивания рассмотрен в рамках модели, учитывающей проявление обменной анизотропии высоких порядков в поликристаллических пленках. Показано, что наблюдаемая сильная асимметрия петли гистерезиса связана с формированием угловой фазы и существованием метастабильного состояния. Понижение температуры пленки приводит к расширению интервала полей, в котором угловая фаза может существовать, вследствие увеличения констант обменной анизотропии.
Процес перемагнічування виготовленої у магнітному полі полікристалічної плівки FeNi(50 Е)/FeMn(50 Е) досліджено в області температур від 25 до 300 К. Зовнішнє поле було спрямовано у площині плівки уздовж легкої або важкої осі феромагнітного шару. При перемагнічуванні плівки уздовж легкої осі поряд з обмiнним зміщенням спостерігається сильна асиметрія петлі гістерезису. При зниженні температури асиметрія стає більш вираженою, зміщення збільшується. Польові залежності намагніченості плівки при прикладанні зовнішнього поля уздовж важкої осі симетричні та не зміщені. Процес перемагнічування розглянуто у рамках моделі, що враховує прояв обмінної анізотропії високих порядків у полікристалічних плівках. Показано, що сильна асиметрія петлі гістерезису, яка спостерігається, пов’язана із формуванням кутової фази та існуванням метастабільного стану. Зниження температури плівки призводить до розширення інтервалу полів, у якому кутова фаза може існувати, внаслідок збільшення констант обмінної анізотропії.
The process of magnetization reversal of a polycrystalline FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å) film prepared in magnetic field is investigated in a temperature interval 25–300 K. The external field in the film plane is directed along the easy or hard axis of the ferromagnetic layer. The magnetization reversal in the film along the easy axis causes a strong asymmetry of the hysteresis loop in addition to the exchange bias. As the temperature is lowered, the asymmetry becomes more distinct and the bias increases. When the external field is applied along the hard axis, the field dependence of the film magnetization are symmetric and non-biased. Magnetization reversal is considered within the model allowing for the high-order exchange anisotropy in polycrystalline films. It is shown that the observed strong asymmetry of the hysteresis loop is related to the formation of an angular phase and to the existence of a metastable state. The lowering of the film tempereture leads to the extension of the field interval of the angular phase, which occurs due to increase in the constants of exchange anisotropy.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:29:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11, ñ. 1260–1270
Îáìåííàÿ àíèçîòðîïèÿ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ
ïëåíêàõ FeNi/FeMn c àñèììåòðèåé ïåòëè ãèñòåðåçèñà
Ä.Í. Meðåíêîâ, À.Í. Áëóäîâ, Ñ.Ë. Ãíàò÷åíêo
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
E-mail: merenkov@ilt.kharkov.ua
M. Baran and R. Szymczak
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences, 32/46 Al. Lotnikow, Warsaw 02-688, Poland
Â.A. Íîâîñàä
Materials Science Division, Argonne National Laboratory, 9700 South Cass Avenue, Argonne IL60439, USA
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 16 ìàÿ 2007 ã.
Ïðîöåññ ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ èçãîòîâëåííîé â ìàãíèòíîì ïîëå ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîé ïëåíêè
FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å) èññëåäîâàí â îáëàñòè òåìïåðàòóð îò 25 äî 300 Ê. Âíåøíåå ïîëå áûëî íàïðàâëå-
íî â ïëîñêîñòè ïëåíêè âäîëü ëåãêîé èëè òðóäíîé îñè ôåððîìàãíèòíîãî ñëîÿ. Ïðè ïåðåìàãíè÷èâàíèè
ïëåíêè âäîëü ëåãêîé îñè íàðÿäó ñ îáìåííûì ñìåùåíèåì íàáëþäàåòñÿ ñèëüíàÿ àñèììåòðèÿ ïåòëè ãèñ-
òåðåçèñà. Ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû àñèììåòðèÿ ñòàíîâèòñÿ áîëåå âûðàæåííîé, ñìåùåíèå óâåëè-
÷èâàåòñÿ. Ïîëåâûå çàâèñèìîñòè íàìàãíè÷åííîñòè ïëåíêè ïðè ïðèëîæåíèè âíåøíåãî ïîëÿ âäîëü òðóä-
íîé îñè ñèììåòðè÷íû è íå ñìåùåíû. Ïðîöåññ ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ ðàññìîòðåí â ðàìêàõ ìîäåëè,
ó÷èòûâàþùåé ïðîÿâëåíèå îáìåííîé àíèçîòðîïèè âûñîêèõ ïîðÿäêîâ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ ïëåíêàõ.
Ïîêàçàíî, ÷òî íàáëþäàåìàÿ ñèëüíàÿ àñèììåòðèÿ ïåòëè ãèñòåðåçèñà ñâÿçàíà ñ ôîðìèðîâàíèåì óãëîâîé
ôàçû è ñóùåñòâîâàíèåì ìåòàñòàáèëüíîãî ñîñòîÿíèÿ. Ïîíèæåíèå òåìïåðàòóðû ïëåíêè ïðèâîäèò ê ðàñ-
øèðåíèþ èíòåðâàëà ïîëåé, â êîòîðîì óãëîâàÿ ôàçà ìîæåò ñóùåñòâîâàòü, âñëåäñòâèå óâåëè÷åíèÿ êîí-
ñòàíò îáìåííîé àíèçîòðîïèè.
Ïðîöå ñ ïåðåìàãí³÷óâàííÿ âèãîòîâëåíî¿ ó ìàãí³òíîìó ïîë³ ïîë³êðèñòàë³÷íî¿ ïë³âêè
FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å) äîñë³äæåíî â îáëàñò³ òåìïåðàòóð â³ä 25 äî 300 Ê. Çîâí³øíº ïîëå áóëî ñïðÿ-
ìîâàíî ó ïëîùèí³ ïë³âêè óçäîâæ ëåãêî¿ àáî âàæêî¿ îñ³ ôåðîìàãí³òíîãî øàðó. Ïðè ïåðåìàãí³÷óâàíí³
ïë³âêè óçäîâæ ëåãêî¿ îñ³ ïîðÿä ç îáìiííèì çì³ùåííÿì ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ñèëüíà àñèìåòð³ÿ ïåòë³ ã³ñòåðå-
çèñó. Ïðè çíèæåíí³ òåìïåðàòóðè àñèìåòð³ÿ ñòຠá³ëüø âèðàæåíîþ, çì³ùåííÿ çá³ëüøóºòüñÿ. Ïîëüîâ³
çàëåæíîñò³ íàìàãí³÷åíîñò³ ïë³âêè ïðè ïðèêëàäàíí³ çîâí³øíüîãî ïîëÿ óçäîâæ âàæêî¿ îñ³ ñèìåòðè÷í³
òà íå çì³ùåí³. Ïðîöåñ ïåðåìàãí³÷óâàííÿ ðîçãëÿíóòî ó ðàìêàõ ìîäåë³, ùî âðàõîâóº ïðîÿâ îáì³ííî¿
àí³çîòðîﳿ âèñîêèõ ïîðÿäê³â ó ïîë³êðèñòàë³÷íèõ ïë³âêàõ. Ïîêàçàíî, ùî ñèëüíà àñèìåòð³ÿ ïåòë³ ã³ñòå-
ðåçèñó, ÿêà ñïîñòåð³ãàºòüñÿ, ïîâ’ÿçàíà ³ç ôîðìóâàííÿì êóòîâî¿ ôàçè òà ³ñíóâàííÿì ìåòàñòàá³ëüíîãî
ñòàíó. Çíèæåííÿ òåìïåðàòóðè ïë³âêè ïðèçâîäèòü äî ðîçøèðåííÿ ³íòåðâàëó ïîë³â, ó ÿêîìó êóòîâà ôàçà
ìîæå ³ñíóâàòè, âíàñë³äîê çá³ëüøåííÿ êîíñòàíò îáì³ííî¿ àí³çîòðîﳿ.
PACS: 75.70.Cn Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà èíòåðôåéñà;
75.60.Ej Êðèâûå íàìàãíè÷åííîñòè, ãèñòåðåçèñ, ñêà÷êè Áàðêãàóçåíà è ñâÿçàííûå ýôôåêòû;
75.30.Et Îáìåííîå è ñâåðõîáìåííîå âçàèìîäåéñòâèÿ;
75.30.Gw Ìàãíèòíàÿ àíèçîòðîïèÿ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: îáìåííàÿ àíèçîòðîïèÿ, àñèììåòðèÿ ïåòëè ãèñòåðåçèñà, ïðîöåññ ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ,
óãëîâàÿ ôàçà.
© Ä.Í. Meðåíêîâ, À.Í. Áëóäîâ, Ñ.Ë. Ãíàò÷åíêo, M. Baran, R. Szymczak, Â.A. Íîâîñàä, 2007
Âñòóïëåíèå
Îáìåííàÿ àíèçîòðîïèÿ ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç íàè-
áîëåå èíòåðåñíûõ ñâîéñòâ ìàãíèòíûõ ñèñòåì, ñîäåð-
æàùèõ ãðàíèöó ðàçäåëà ôåððîìàãíåòèê (ÔÌ)–àíòè-
ôåððîìàãíåòèê (ÀÔÌ). Åå ðàçëè÷íûå ïðîÿâëåíèÿ
ìíîãîêðàòíî íàáëþäàëèñü â îáðàçöàõ, îõëàæäåííûõ â
ïîñòîÿííîì ìàãíèòíîì ïîëå îò òåìïåðàòóð, ïðåâû-
øàþùèõ òåìïåðàòóðó Íååëÿ ÒN ÀÔÌ ñëîÿ. Íàïðèìåð,
ïîñëå òàêîãî îõëàæäåíèÿ ïåòëÿ ãèñòåðåçèñà, èçìåðåí-
íàÿ ïðè Ò < ÒN âî âíåøíåì ïîëå Í, îðèåíòèðîâàííîì
êîëëèíåàðíî ïîëþ ïðè îõëàæäåíèè, îêàçûâàåòñÿ ñìå-
ùåííîé ïî ïîëåâîé îñè.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ýòî
ñìåùåíèå ïðîèñõîäèò â íàïðàâëåíèè, ïðîòèâîïîëîæ-
íîì íàïðàâëåíèþ ïîëÿ ïðè îõëàæäåíèè îáðàçöà. Îïè-
ñàííîå ÿâëåíèå, ïîëó÷èâøåå íàçâàíèå îáìåííîãî ñìå-
ùåíèÿ, âûçâàíî îäíîíàïðàâëåííîé ìàãíèòíîé
àíèçîòðîïèåé [1], êîòîðàÿ âîçíèêàåò â ðåçóëüòàòå îá-
ìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ íà ãðàíèöå ðàçäåëà. Âåëè÷è-
íà ïîëÿ ñìåùåíèÿ HE óáûâàåò ïðè îòêëîíåíèè Í îò
íàïðàâëåíèÿ ïîëÿ ïðè îõëàæäåíèè îáðàçöà ÷åðåç ÒN.
Äëÿ îáúÿñíåíèÿ îáìåííîãî ñìåùåíèÿ ïðåäëîæåíî
ìíîæåñòâî òåîðåòè÷åñêèõ ìîäåëåé, îäíàêî òî÷íî óñ-
òàíîâèòü ôèçè÷åñêóþ ïðè÷èíó ýòîãî ÿâëåíèÿ ïîêà íå
óäàëîñü. Ñîãëàñíî ñîâðåìåííûì ïðåäñòàâëåíèÿì [2],
îáìåííîå ñìåùåíèå ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ ñóùåñòâî-
âàíèåì äîìåííîé ñòðóêòóðû â ÀÔÌ, êîòîðàÿ ôîðìè-
ðóåòñÿ âñëåäñòâèå èìåþùèõñÿ íà èíòåðôåéñå íåìàã-
íèòíûõ äåôåêòîâ. Ïðè ýòîì ó ãðàíèöû ðàçäåëà
âîçíèêàåò íåíóëåâîé ìàãíèòíûé ìîìåíò. Ýòîò ìîìåíò
îêàçûâàåò äîïîëíèòåëüíîå ïîäìàãíè÷èâàþùåå âîç-
äåéñòâèå ïðè ïîñëåäóþùåì ïåðåìàãíè÷èâàíèè ÔÌ,
÷òî è ïðèâîäèò ê ñìåùåíèþ ïåòëè. Õîòÿ äîìåííàÿ
ñòðóêòóðà ÀÔÌ ÿâëÿåòñÿ ìåòàñòàáèëüíîé, îäíàêî
èç-çà ïèííèíãà ïðè äîñòàòî÷íî íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ
îíà íå èçìåíÿåòñÿ, ïî êðàéíåé ìåðå â ïîëÿõ, äîñòàòî÷-
íûõ äëÿ ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ ÔÌ.
Òåìïåðàòóðà, âûøå êîòîðîé îáìåííîå ñìåùåíèå íå
íàáëþäàåòñÿ, îïðåäåëÿåòñÿ êàê òåìïåðàòóðà áëîêè-
ðîâêè ÒÂ. Âåëè÷èíà Ò ñèëüíî çàâèñèò îò ñâîéñòâ
ÀÔÌ ñîñòàâëÿþùåé îáðàçöà è ìîæåò áûòü çíà÷èòåëü-
íî íèæå òåìïåðàòóðû Íååëÿ, îñîáåííî â òîíêèõ ïî-
ëèêðèñòàëëè÷åñêèõ ïëåíêàõ ÔÌ/ÀÔÌ [3]. Äëÿ ïî-
ëó÷åíèÿ òàêèõ ïëåíîê ñ îáìåííûì ñìåùåíèåì íå
îáÿçàòåëüíî äîñòèãàòü ÒN, äîñòàòî÷íî îõëàæäàòü îá-
ðàçöû âî âíåøíåì ïîëå îò ÒÂ.
Äðóãèì èçâåñòíûì ñëåäñòâèåì îáìåííîé àíèçî-
òðîïèè, íåîäíîêðàòíî íàáëþäàåìûì â ïëåíêàõ
ÔÌ/ÀÔÌ, ÿâëÿåòñÿ óøèðåíèå ïåòëè ãèñòåðåçèñà ïî
ñðàâíåíèþ ñ ïåòëåé ãèñòåðåçèñà ïëåíîê, ñîñòîÿùèõ èç
îäíîãî òîëüêî ÔÌ ñëîÿ. Òàêèì îáðàçîì, îáìåííàÿ
àíèçîòðîïèÿ ìîæåò ïðîÿâëÿòüñÿ è êàê îäíîîñíàÿ, ïðè-
÷åì åå ëåãêàÿ îñü òàêæå êîëëèíåàðíà ïîëþ, ïðèëîæåí-
íîìó ïðè îõëàæäåíèè îáðàçöà. Â ðåçóëüòàòå ïîëå êî-
ýðöèòèâíîñòè Íñ ïðè ïåðåìàãíè÷èâàíèè âäîëü ëåãêîé
îñè îáìåííîé àíèçîòðîïèè ïðåâûøàåò ïîëå êîýðöè-
òèâíîñòè, èçìåðåííîå ïðè ïåðåìàãíè÷èâàíèè âäîëü
ëþáîãî äðóãîãî íàïðàâëåíèÿ â ïëîñêîñòè ïëåíêè. ÍÅ
è Íñ îäíîãî è òîãî æå îáðàçöà ìîãóò ñèëüíî îòëè÷àòü-
ñÿ ïî àáñîëþòíîé âåëè÷èíå. Îäíàêî ýêñïåðèìåíòû ïî-
êàçûâàþò, ÷òî â îáëàñòè òåìïåðàòóð, äîñòàòî÷íî óäà-
ëåííûõ îò ÒÂ, îíè ÷àñòî äåìîíñòðèðóþò ïîõîæèå
òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè [3–6]. Îõëàæäåíèå îá-
ðàçöà ïðèâîäèò ê âîçðàñòàíèþ êàê ÍÅ, òàê è Íñ, ÷òî
ìîæíî òðàêòîâàòü êàê ñëåäñòâèå óâåëè÷åíèÿ àáñîëþò-
íûõ çíà÷åíèé êîíñòàíò îäíîíàïðàâëåííîé è îäíîîñ-
íîé îáìåííîé àíèçîòðîïèè J1 è J2 ñîîòâåòñòâåííî.
Åùå îäíèì èíòåðåñíûì ïðîÿâëåíèåì îáìåííîé
àíèçîòðîïèè ÿâëÿåòñÿ àñèììåòðèÿ ôîðìû ïåòëè ãèñ-
òåðåçèñà. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ èçâåñòíî íåñêîëüêî ðàç-
ëè÷íûõ ïðè÷èí àñèììåòðè÷íîãî ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ
ñèñòåì ÔÌ/ÀÔÌ. Â ðàáîòàõ [7,8] ñèëüíàÿ àñèììåòðèÿ
ïåòëè, èçìåðåííîé ïðè ïåðåìàãíè÷èâàíèè âäîëü ëåã-
êîé îñè (ñòóïåíüêà íà ëåâîé âåòâè ïðîäîëüíîé ïåòëè
ãèñòåðåçèñà è åå îòñóòñòâèå íà ïðàâîé âåòâè ýòîé ïåò-
ëè), ñâÿçûâàëàñü ñ âûñîêèìè ïîðÿäêàìè îáìåííîé
àíèçîòðîïèè. Âîîáùå ïðîÿâëåíèå îáìåííîé àíèçî-
òðîïèè ñ ïîðÿäêàìè âûøå âòîðîãî âïåðâûå áûëî óñòà-
íîâëåíî íåñêîëüêî ðàíåå èç àíàëèçà óãëîâûõ çàâèñè-
ìîñòåé ïîëåé îáìåííîãî ñìåùåíèÿ è êîýðöèòèâíîñòè
ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ ïëåíîê NiFe/CoO, èçãîòîâëåí-
íûõ ìåòîäîì ìàãíåòðîííîãî ðàñïûëåíèÿ [9]. Ïîëó-
÷åííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå íåâîçìîæíî áûëî
îáúÿñíèòü ïðîÿâëåíèåì òîëüêî îäíîîñíîé è îäíîíà-
ïðàâëåííîé àíèçîòðîïèè. Èçâåñòíû è äðóãèå òèïû
àñèììåòðèè ôîðìû ïåòëè ãèñòåðåçèñà [10–18], íå ñâÿ-
çàííûå ñ âûñîêèìè ïîðÿäêàìè îáìåííîé àíèçîòðî-
ïèè.
Íåäàâíî íàìè ñîîáùàëîñü î íàáëþäåíèè ñèëüíîé
àñèììåòðèè ïðîäîëüíîé ïåòëè ãèñòåðåçèñà ïðè êîì-
íàòíîé òåìïåðàòóðå â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîé ïëåíêå
Fe20Ni80(50 Å)/Fe50Mn50(50 Å), íàïûëåííîé âî âíåø-
íåì ïîëå [19]. Èçâåñòíî, ÷òî àíòèôåððîìàãíèòíûé
ñïëàâ Fe50Mn50 ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç íàèáîëåå ÷àñòî èñ-
ïîëüçóåìûõ ìàòåðèàëîâ â ïëåíêàõ ñ îáìåííîé àíèçî-
òðîïèåé. Îáû÷íî äëÿ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ ïëåíîê ñ
Fe50Mn50 ÒÂ � 390–470 Ê [3], õîòÿ â ïëåíêàõ ñ òîíêèìè
ñëîÿìè ÀÔÌ TB ìîæåò áûòü áëèçêà ê êîìíàòíîé [20].
Âñå ýòî ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü îáðàçöû ñ îáìåííûì ñìå-
ùåíèåì ïðè 300 Ê, â ÷àñòíîñòè, ïóòåì ïîñëåäîâàòåëü-
íîãî íàïûëåíèÿ ñëîåâ âî âíåøíåì ìàãíèòíîì ïîëå
ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ïîäëîæêè [21].  êà÷åñòâå
ôåððîìàãíèòíîãî ñëîÿ â òàêèõ ïëåíêàõ øèðîêî ïðè-
ìåíÿåòñÿ ñëàáîàíèçîòðîïíûé ïåðìàëëîé Fe20Ni80 ñ
òàêîé æå, êàê ó Fe50Mn50, êðèñòàëëè÷åñêîé ÃÖÊ ñòðóê-
òóðîé è ïàðàìåòðîì ðåøåòêè a = 3,54 Å, êîòîðûé
õîðîøî ñîîòâåòñòâóåò ïàðàìåòðó ðåøåòêè àíòèôåð-
ðîìàãíèòíîãî FeMn 3,4–3,85 Å [22].  êà÷åñòâå áó-
ôåðíûõ ñëîåâ ïëåíîê îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ ÃÖÊ Cu
Îáìåííàÿ àíèçîòðîïèÿ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ ïëåíêàõ FeNi/FeMn c àñèììåòðèåé ïåòëè ãèñòåðåçèñà
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11 1261
(a = 3,61 Å) èëè Au (a = 4,07 Å). Â öåëîì äëÿ ïëåíîê
FeNi/FeMn õàðàêòåðíû äîñòàòî÷íî âûñîêèå çíà÷åíèÿ
îáìåííîãî ñìåùåíèÿ ïðè îòíîñèòåëüíî íåáîëüøèõ
ïîëÿõ êîýðöèòèâíîñòè [23]. Îáìåííàÿ àíèçîòðîïèÿ â
ýòîé ñèñòåìå ñèëüíî çàâèñèò êàê îò äåôåêòîâ êðèñòàë-
ëè÷åñêîé ñòðóêòóðû FeMn [23–26], òàê è îò øåðîõîâà-
òîñòè èíòåðôåéñà [23,27,28]. Àñèììåòðèÿ, îïèñàííàÿ
íàìè â [19], íàáëþäàëàñü ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå
âî âíåøíåì ïîëå, ïðèëîæåííîì êîëëèíåàðíî ïîëþ
ïðè íàïûëåíèè ïëåíêè, ò.å. âäîëü ëåãêîé îñè ñîáñò-
âåííîé àíèçîòðîïèè ÔÌ ñëîÿ. Ðåçóëüòàòû îáñóæäà-
ëèñü â ðàìêàõ ìîäåëè [8], ó÷èòûâàþùåé êàê ïðîÿâëå-
íèå îáìåííîé àíèçîòðîïèè âûñîêèõ ïîðÿäêîâ, òàê è
îòêëîíåíèå ëåãêîé îñè îáìåííîé àíèçîòðîïèè îò ëåã-
êîé îñè àíèçîòðîïèè ÔÌ ñëîÿ.
Íåñìîòðÿ íà ñðàâíèòåëüíî áîëüøîå êîëè÷åñòâî ïóá-
ëèêàöèé, ïîñâÿùåííûõ èçó÷åíèþ ïëåíîê ÔÌ/ÀÔÌ ñ
àñèììåòðèåé ïåòëè ãèñòåðåçèñà, â íèõ ïðàêòè÷åñêè íå
ðàññìàòðèâàåòñÿ âîïðîñ î âëèÿíèè òåìïåðàòóðû íà
ïðîöåññ ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ. Öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû
êàê ðàç è çàêëþ÷àëàñü â óñòàíîâëåíèè âëèÿíèÿ òåìïå-
ðàòóðû íà ïåðåìàãíè÷èâàíèå ïëåíêè [19], àñèììåòðèÿ
ïåòëè ãèñòåðåçèñà êîòîðîé âûçâàíà ïðîÿâëåíèåì îá-
ìåííîé àíèçîòðîïèè âûñîêèõ ïîðÿäêîâ. Òàêîãî ðîäà
èññëåäîâàíèÿ ìîãóò ñïîñîáñòâîâàòü âûÿâëåíèþ ñâÿçè
îäíîíàïðàâëåííîé è îäíîîñíîé àíèçîòðîïèè ñ àíèçî-
òðîïèåé áîëåå âûñîêèõ ïîðÿäêîâ è, ñëåäîâàòåëüíî,
ïîìî÷ü óñòàíîâëåíèþ ôèçè÷åñêèõ ïðè÷èí âîçíèêíî-
âåíèÿ îáìåííîé àíèçîòðîïèè â öåëîì è åå âûñîêèõ
ïîðÿäêîâ â ÷àñòíîñòè.  ïðåäñòàâëåííîé ðàáîòå ïðè-
âåäåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ
ïëåíêè â øèðîêîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð. Îñîáûé
èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿëè íèçêèå òåìïåðàòóðû, òàê êàê
çäåñü îáìåííàÿ àíèçîòðîïèÿ äîëæíà ïðîÿâëÿòüñÿ íàè-
áîëåå ñèëüíî.
Ýêñïåðèìåíò
Èññëåäóåìàÿ ïëåíêà FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å) áûëà
ïîëó÷åíà ìåòîäîì èîííîãî âûñîêî÷àñòîòíîãî ðàñ-
ïûëåíèÿ â àòìîñôåðå Ar ïðè áàçîâîì äàâëåíèè ïî-
ðÿäêà 10–8 Òîðð è äàâëåíèè ðàáî÷åãî ãàçà 2·10–3 Òîðð.
 êà÷åñòâå ïîäëîæêè èñïîëüçîâàëè ïëàñòèíó Si, âû-
ðåçàííóþ â ïëîñêîñòè (100). Ïðîöåññ íàïûëåíèÿ
ïðîèñõîäèë ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ïîäëîæêè.
Àíòèôåððîìàãíèòíûé Fe50Mn50 íàïûëÿëè íà ïåðìàë-
ëîåâûé ñëîé Fe20Ni80. Ïðè íàïûëåíèè îáîèõ ìàãíèò-
íûõ ñëîåâ ïðèêëàäûâàëè ïîëå Hf � 30 Ý, îðèåíòèðî-
âàííîå â ïëîñêîñòè ïîäëîæêè. Ñêîðîñòü îñàæäåíèÿ
FeNi è FeMn ïî ðåçóëüòàòàì ïðåäâàðèòåëüíîé ãðàäóè-
ðîâêè ñîñòàâëÿëà 40 è 23,5 Å/ìèí ñîîòâåòñòâåííî.
Ïëåíêè èìåëè çàùèòíûé ïîâåðõíîñòíûé è áóôåðíûé
ñëîè çîëîòà òîëùèíîé 30 Å. Â òåõ æå óñëîâèÿõ è ñ òå-
ìè æå áóôåðíûìè ñëîÿìè îòäåëüíî áûëè èçãîòîâëåíû
ïëåíêè FeNi è FeMn ñ òîëùèíàìè ïî 50 Å. Â ïëåíêå
FeMn íå íàáëþäàëîñü êàêèõ-ëèáî ïðèçíàêîâ ïåðåìàã-
íè÷èâàíèÿ âî âíåøíåì ïîëå (ìàêñèìàëüíîå Í
äîñòèãàëî 2 êÝ). Ïëåíêà FeNi ïðîÿâëÿëà ñëàáóþ îäíî-
îñíóþ àíèçîòðîïèþ ñ îñüþ, êîëëèíåàðíîé Hf .
Íàìàãíè÷åííîñòü èçìåðÿëè ñ ïîìîùüþ SQUID-
ìàãíèòîìåòðà MPMS 5 Quantum Design. Çíà÷åíèÿ íà-
ìàãíè÷åííîñòè íàñûùåíèÿ ïåðìàëëîåâîãî ñëîÿ ïëåí-
êè FeNi/FeMn ñîñòàâëÿëè îò 830 Ãñ ïðè 50 Ê äî 750 Ãñ
ïðè 300 Ê, ÷òî õîðîøî ñîîòâåòñòâóåò èçâåñòíûì äàí-
íûì î ìàãíèòíîì íàñûùåíèè òîíêèõ ïëåíîê Fe20Ni80.
Äëÿ èçìåðåíèÿ êåððîâñêîãî âðàùåíèÿ Ô èñïîëüçîâàëè
ìàãíèòîîïòè÷åñêóþ óñòàíîâêó ñ ìîäóëÿöèåé ñâåòà ïî
ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè. Èñòî÷íèêîì èçëó÷åíèÿ ñëó-
æèë He–Ne ëàçåð ñ äëèíîé âîëíû � = 633 íì. Ìàãíèò-
íîå ïîëå áûëî íàïðàâëåíî â ïëîñêîñòè ïàäåíèÿ ñâåòà
(ãåîìåòðèÿ ìåðèäèîíàëüíîãî ýôôåêòà Êåððà). Ïåðå-
ìàãíè÷èâàíèå ïðîâîäèëè ïðè äâóõ ðàçëè÷íûõ îðè-
åíòàöèÿõ âíåøíåãî ïîëÿ.  îäíîì ñëó÷àå îíî áûëî
íàïðàâëåíî êîëëèíåàðíî Hf âäîëü ëåãêîé îñè ñîáñò-
âåííîé àíèçîòðîïèè ÔÌ ñëîÿ, â äðóãîì ñëó÷àå — ïåð-
ïåíäèêóëÿðíî Hf , ÷òî ñîîòâåòñòâîâàëî íàïðàâëåíèþ
òðóäíîé îñè. Ïîãðåøíîñòü â óñòàíîâëåíèè íàïðàâëå-
íèÿ ïîëÿ íå ïðåâûøàëà íåñêîëüêèõ ãðàäóñîâ.
Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíû ïîëåâûå çàâèñèìîñòè íà-
ìàãíè÷åííîñòè ïëåíêè FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å), èçìå-
ðåííûå ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ âî âíåøíåì ìàã-
íèòíîì ïîëå, ïðèëîæåíííîì âäîëü ëåãêîé îñè
ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè ÔÌ ñëîÿ. Èçìåðåíèå ýòèõ ïî-
ëåâûõ çàâèñèìîñòåé íàìàãíè÷åííîñòè ïðîèñõîäèëî
ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïîñëå äîñòèæåíèÿ íóæíîé òåì-
ïåðàòóðû îáðàçåö íàìàãíè÷èâàëñÿ äî íàñûùåíèÿ âî
âíåøíåì ïîëå, íàïðàâëåíèå êîòîðîãî ñîâïàäàëî ñ Hf .
Ýòîìó íàïðàâëåíèþ ñîîòâåòñòâóþò ïîëîæèòåëüíûå
çíà÷åíèÿ Í íà ðèñ. 1 è 2. Çàòåì ïîëå óìåíüøàëîñü äî
íóëåâîãî çíà÷åíèÿ. Ïîñëå ýòîãî ïëåíêà âíîâü íàìàã-
íè÷èâàëàñü äî íàñûùåíèÿ â ïîëå ïðîòèâîïîëîæíîãî
íàïðàâëåíèÿ (îòðèöàòåëüíûå çíà÷åíèÿ Í). Ïðè ýòîì
íà âñåõ ïðåäñòàâëåííûõ çàâèñèìîñòÿõ Ì(Í) ÷åòêî íà-
áëþäàåòñÿ îñîáåííîñòü â âèäå ñòóïåíüêè èëè äâóõ äî-
ïîëíèòåëüíûõ èçëîìîâ íà êðèâîé (ëåâàÿ âåòâü ïåòëè
ãèñòåðåçèñà). Ïîëÿ ýòèõ èçëîìîâ H � è H � � îáîçíà÷åíû
íà ðèñ. 1. Ìåæäó ýòèìè ïîëÿìè ëåæèò èíòåðâàë �Í =
= H � – H � �, â êîòîðîì âåëè÷èíà ìàãíèòíîé âîñïðèèì-
÷èâîñòè ïëåíêè dM/dH çíà÷èòåëüíî ìåíüøå ïî ñðàâ-
íåíèþ ñ ñîñåäíèìè ó÷àñòêàìè ïîëåâîé çàâèñèìîñòè
íàìàãíè÷åííîñòè. Ýòîò èíòåðâàë è îïðåäåëÿåò ïðîòÿ-
æåííîñòü ñòóïåíüêè. Íàìàãíè÷èâàíèå èç íàñûùåííî-
ãî ñîñòîÿíèÿ ïðè îòðèöàòåëüíûõ çíà÷åíèÿõ Í â òàêîå
æå ñîñòîÿíèå, íî ïðè ïîëîæèòåëüíûõ Í (ïðàâàÿ âåòâü
ïåòëè ãèñòåðåçèñà), ïðîèñõîäèëî áîëåå ðåçêî, è âî âñåì
èññëåäîâàííîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð ïîäîáíîé îñî-
áåííîñòè (ñòóïåíüêè) íå íàáëþäàëîñü. Ïîíèæåíèå
òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ïðîòÿæåííîñòè
ñòóïåíüêè �Í (îò � 25 Ý ïðè 300 Ê, ðèñ. 1,à, äî � 350 Ý
1262 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11
Ä.Í. Meðåíêîâ è äð.
ïðè 50 Ê, ðèñ. 1,ã). Òàêèì îáðàçîì, àñèììåòðèÿ ïåòëè
ãèñòåðåçèñà ñòàíîâèòñÿ áîëåå âûðàæåííîé. Ïðè ýòîì
òàêæå óâåëè÷èâàþòñÿ ïîëÿ íàñûùåíèÿ ïëåíêè. Äëÿ
âñåõ òåìïåðàòóð âåëè÷èíà ïîëÿ íàñûùåíèÿ ïëåíêè
H s
� â îáëàñòè îòðèöàòåëüíûõ çíà÷åíèé Í çíà÷èòåëüíî
âûøå, ÷åì âåëè÷èíà H s
� â îáëàñòè ïîëîæèòåëüíûõ
çíà÷åíèé H. Âñëåäñòâèå àñèììåòðè÷íîé ôîðìû ïåòëè
÷èñëåííîå îïðåäåëåíèå HÅ è Hñ çàòðóäíåíî, îäíàêî
ìîæíî êîíñòàòèðîâàòü, ÷òî ïîíèæåíèå òåìïåðàòóðû
ïëåíêè ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ îáìåííîãî ñìåùåíèÿ
ïî íàïðàâëåíèþ ê îòðèöàòåëüíûì çíà÷åíèÿì Í è óøè-
ðåíèþ ïåòëè ãèñòåðåçèñà. Ïðè îõëàæäåíèè ïëåíêè îò
300 äî 50 Ê çíà÷åíèÿ ïîëåé íàñûùåíèÿ H s
� è H s
� , ïî-
ëåé èçëîìîâ H � è H � �, à òàêæå âåëè÷èíà èíòåðâàëà �Í
âîçðàñòàþò íà ïîðÿäîê (ðèñ. 1,à è 1,ã).
Îáìåííàÿ àíèçîòðîïèÿ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ ïëåíêàõ FeNi/FeMn c àñèììåòðèåé ïåòëè ãèñòåðåçèñà
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11 1263
Ðèñ. 1. Ïîëåâûå çàâèñèìîñòè íàìàãíè÷åííîñòè ïëåíêè
FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å), ïîëó÷åííûå ïðè îðèåíòàöèè âíåø-
íåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ âäîëü ëåãêîé îñè ÔÌ ñëîÿ. Âåðòè-
êàëüíûìè ñòðåëêàìè îáîçíà÷åíû ïîëÿ H � è H ��, ãäå ïðîèñ-
õîäÿò èçëîìû íà ëåâîé âåòâè ïåòåëü ãèñòåðåçèñà, à òàêæå
ïîëÿ íàñûùåíèÿ Hs
� è Hs
�.
1
–1
0
T = 300 K
0 40–40–80
0 100–100–300
1
–1
0
T = 220 K
400–800 –400 0
0
1
–1
T = 25 K
–150 150–300 0
T = 150 K
0
1
–1
–450
–200
Ðèñ. 2. Ïîëåâûå çàâèñèìîñòè êåððîâñêîãî âðàùåíèÿ ïëåí-
êè FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å), ïîëó÷åííûå ïðè îðèåíòàöèè
âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ êîëëèíåàðíî ïîëþ, ïðèëîæåí-
íîìó ïðè íàïûëåíèè ïëåíêè.
Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåíû ïîëåâûå çàâèñèìîñòè êåð-
ðîâñêîãî âðàùåíèÿ èññëåäóåìîé ïëåíêè, ïîëó÷åííûå
ïðè îðèåíòàöèè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ âäîëü ëåã-
êîé îñè ÔÌ. Íà çàâèñèìîñòÿõ Ô(Í) íàáëþäàåòñÿ òà-
êàÿ æå àñèììåòðèÿ ïåòëè ãèñòåðåçèñà, êàê è íà çàâèñè-
ìîñòÿõ Ì(Í) íà ðèñ. 1. Çíà÷åíèÿ ïîëåé íàñûùåíèÿ è
èçëîìîâ íà ïîëåâûõ çàâèñèìîñòÿõ íàìàãíè÷åííîñòè è
êåððîâñêîãî âðàùåíèÿ, èçìåðåííûõ ïðè îäèíàêîâîé
òåìïåðàòóðå, õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ìåæäó ñîáîé.
Äëÿ áîëåå ïîëíîãî ïîíèìàíèÿ ïðîöåññà ïåðåìàã-
íè÷èâàíèÿ â íàïðàâëåíèè ëåãêîé îñè ðÿä çàâèñèìî-
ñòåé Ì(Í) áûë èçìåðåí â òàêèõ ïîëåâûõ èíòåðâàëàõ,
ãäå ýòî ïåðåìàãíè÷èâàíèå ÿâëÿëîñü íåïîëíûì. Íà ðèñ. 3
ïðåäñòàâëåíî íåñêîëüêî ïåòåëü ãèñòåðåçèñà, ïîëó÷åí-
íûõ äëÿ òðåõ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé òåìïåðàòóðû ïëåí-
êè: 300, 150 è 50 Ê. Ïðè èçìåðåíèè çàâèñèìîñòåé
(ðèñ. 3,à–â) ïëåíêà èç íàñûùåííîãî â íàïðàâëåíèè Hf
ñîñòîÿíèÿ íàìàãíè÷èâàëàñü äî ñîñòîÿíèÿ, ñîîòâåòñò-
âóþùåãî ñòóïåíüêå íà ïîëíîé ïåòëå ãèñòåðåçèñà. Ïî-
ñëå ýòîãî ïðîèñõîäèëî ïîíèæåíèå Í äî íóëÿ, è çàòåì
ïëåíêà âíîâü íàìàãíè÷èâàëàñü äî íàñûùåíèÿ ïðè ïî-
ëîæèòåëüíûõ çíà÷åíèÿõ Í. Ïåðåìàãíè÷èâàíèå ÿâ-
ëÿåòñÿ íåîáðàòèìûì ïðè âñåõ ïðèâåäåííûõ òåìïåðà-
òóðàõ — ýòîò ïðîöåññ ñîïðîâîæäàåòñÿ ãèñòåðåçèñîì.
Ïîíèæåíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò ê óøèðåíèþ ïåòëè
ãèñòåðåçèñà ïðè îïèñàííîì íåïîëíîì ïåðåìàãíè÷è-
âàíèè ïëåíêè.
Íà ðèñ. 3,ã ïðèâåäåíà ïîëåâàÿ çàâèñèìîñòü Ì(Í),
êîòîðàÿ áûëà ïîëó÷åíà äëÿ òåìïåðàòóðû 50 Ê ïðè íå-
ïîëíîì ïåðåìàãíè÷èâàíèè ïëåíêè â äðóãîì èíòåðâàëå
ìàãíèòíûõ ïîëåé.  ýòîì ñëó÷àå ïëåíêà ïðåäâàðè-
òåëüíî íàìàãíè÷èâàëàñü äî íàñûùåíèÿ â îòðèöàòåëü-
íûõ Í (òî÷êà À). Âïîñëåäñòâèè ïîëå ñíèæàëîñü äî íó-
ëÿ, åãî íàïðàâëåíèå èçìåíÿëîñü íà ïðîòèâîïîëîæíîå,
è ïëåíêà íàìàãíè÷èâàëàñü äî ñîñòîÿíèÿ, ñîîòâåòñò-
âóþùåãî òî÷êå Â. Íàìàãíè÷åííîñòü ïëåíêè â ýòîì ñî-
ñòîÿíèè íåìíîãî ïðåâûøàåò íàìàãíè÷åííîñòü â ñî-
ñòîÿíèè, ñîîòâåòñòâóþùåì ñòóïåíüêå íà ëåâîé âåòâè
ïåòëè ïîëíîãî ãèñòåðåçèñà. Ïîñëå äîñòèæåíèÿ òî÷êè
 ïîëå ñíèæàëîñü äî íóëÿ, è çàòåì ïëåíêà âíîâü íà-
ìàãíè÷èâàëàñü äî íàñûùåíèÿ ïðè îòðèöàòåëüíûõ çíà-
÷åíèÿõ Í (êðèâàÿ BCDÅ). Ïðåäñòàâëåííàÿ çàâèñèìîñòü
Ì(Í) ñâèäåòåëüñòâóåò î íåîáðàòèìîñòè ïåðåìàãíè÷è-
âàíèÿ â èññëåäóåìîì èíòåðâàëå ïîëåé, íàáëþäàåòñÿ
çàìåòíûé ãèñòåðåçèñ. Êðèâàÿ BCDÅ ïðèíöèïèàëüíî
îòëè÷àåòñÿ îò êðèâîé À è êà÷åñòâåííî ïîõîæà
íà ÷àñòü ëåâîé âåòâè ïåòëè ïîëíîãî ãèñòåðåçèñà
(ðèñ. 1,ã). Íàðÿäó ñ äâóìÿ ó÷àñòêàìè âûñîêîé ìàãíèò-
íîé âîñïðèèì÷èâîñòè ÂÑ è DE cóùåñòâóåò ó÷àñòîê
CD c ìåíüøåé dM/dH, íàáëþäàåòñÿ õîðîøî âûðàæåí-
íûé èçëîì â òî÷êå Ñ. Còóïåíüêà íà êðèâîé BCDÅ âû-
ðàæåíà ñëàáåå, ÷åì íà ëåâîé âåòâè ïåòëè ïîëíîãî ãèñ-
òåðåçèñà íà ðèñ. 1,ã, åå ïðîòÿæåííîñòü ìåíüøå, è â öå-
ëîì îíà íàõîäèòñÿ â áîëåå íèçêèõ ïîëÿõ. Ïîëå íàñûùå-
íèÿ ïëåíêè â îòðèöàòåëüíûõ Í ïðè îïèñûâàåìîì íå-
ïîëíîì ïåðåìàãíè÷èâàíèè ïëåíêè òàêæå ïîíèæåíî ïî
ñðàâíåíèþ ñ ïîëåì íàñûùåíèÿ ïðè ïîëíîì ïåðåìàã-
íè÷èâàíèè.
Ïîëåâûå çàâèñèìîñòè íàìàãíè÷åííîñòè, ïîëó÷åí-
íûå â ïîëÿõ, ïðèëîæåííûõ âäîëü òðóäíîé îñè íàìàã-
1264 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11
Ä.Í. Meðåíêîâ è äð.
Ðèñ. 3. Ïåòëè ãèñòåðåçèñà, èçìåðåííûå â îáëàñòè ïîëåé,
ãäå ïðîèñõîäèò ëèøü íåïîëíîå ïåðåìàãíè÷èâàíèå ÔÌ
ñëîÿ ïëåíêè FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å) (ñïëîøíûå ëèíèè).
Âíåøíåå ìàãíèòíîå ïîëå íàïðàâëåíî âäîëü ëåãêîé îñè
ÔÌ ñëîÿ. Ïóíêòèðíûìè ëèíèÿìè ïîêàçàíû ó÷àñòêè çàâè-
ñèìîñòåé Ì(Í), ïîëó÷åííûõ ïðè ïîëíîì ïåðåìàãíè÷èâà-
íèè (ñì. ðèñ. 1). Âåðòèêàëüíûìè ñòðåëêàìè (ðèñ. 3,ã) îáî-
çíà÷åíû èçëîìû íà ïåòëå ãèñòåðåçèñà (òî÷êè Ñ è D), à
òàêæå ïîëå íàñûùåíèÿ ïëåíêè (òî÷êà Å).
íè÷èâàíèÿ ïåðìàëëîåâîãî ñëîÿ (ðèñ. 4), íå ñìåùåíû
ïî ïîëåâîé îñè, ïîëå íàñûùåíèÿ íå çàâèñèò îò çíàêà
Í. Ïåðåìàãíè÷èâàíèå ïëåíêè â ýòîì íàïðàâëåíèè ñî-
ïðîâîæäàåòñÿ íåáîëüøèì (ïî ñðàâíåíèþ ñ ïåðåìàã-
íè÷èâàíèåì â íàïðàâëåíèè âäîëü ëåãêîé îñè) ãèñòåðå-
çèñîì, ïîëå êîýðöèòèâíîñòè èçìåíÿåòñÿ îò 7 Ý ïðè
300 Ê (ðèñ. 4,à) äî 30 Ý ïðè 50 Ê (ðèñ. 4,á). Êàê è â ñëó-
÷àå ïåðåìàãíè÷èâàíèè âäîëü ëåãêîé îñè, ïîëå íàñû-
ùåíèÿ ðàñòåò ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû.
Îáñóæäåíèå
Àñèììåòðè÷íóþ è ñìåùåííóþ ïî ïîëåâîé îñè ïåò-
ëþ ãèñòåðåçèñà, ïîõîæóþ íà ïåòëè ðèñ. 1, âïåðâûå íà-
áëþäàëè ïðè ïåðåìàãíè÷èâàíèè ïëåíêè Fe/MnF2
âäîëü íàïðàâëåíèÿ ëåãêîé îñè [29].  îáîèõ ñëó÷àÿõ
ñóùåñòâóåò îò÷åòëèâàÿ îñîáåííîñòü â âèäå ñòóïåíüêè
íà ëåâîé âåòâè ïåòëè. Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî äàííàÿ
àñèììåòðèÿ îáóñëîâëåíà ñóùåñòâîâàíèåì ñòàáèëüíî-
ãî ñîñòîÿíèÿ, â êîòîðîì ìàãíèòíûé ìîìåíò ñëîÿ æåëå-
çà ñóùåñòâåííî îòêëîíåí îò íàïðàâëåíèÿ ïîëÿ. Ìîäå-
ëèðîâàíèå ïðîöåññà ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ ýòîé ïëåíêè
ïîêàçàëî, ÷òî òàêàÿ àñèììåòðèÿ ôîðìû ïåòëè ìîæåò
áûòü ñâÿçàíà ñ ïðîÿâëåíèåì îáìåííîé àíèçîòðîïèè
íå÷åòíîãî ïîðÿäêà âûøå ïåðâîãî [7].  ðàáîòàõ [8]
ïðè ïåðåìàãíè÷èâàíèè ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîé ïëåíêè
FeNi/MnNi âäîëü íàïðàâëåíèÿ ëåãêîé îñè ÔÌ ñëîÿ
òàêæå íàáëþäàëè ïåòëè ãèñòåðåçèñà ñ ïîäîáíîé àñèì-
ìåòðèåé. Äëÿ îïèñàíèÿ òàêîãî òèïà àñèììåòðèè ïåòëè
â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ ïëåíêàõ áûëà ïðåäëîæåíà ôå-
íîìåíîëîãè÷åñêàÿ ìîäåëü, îñíîâàííàÿ íà ñëåäóþùèõ
îñíîâíûõ ïðåäïîëîæåíèÿõ è ïðèáëèæåíèÿõ [8,30]:
1. Óãîë ïîâîðîòà ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ àòîìîâ ÔÌ
ñëîÿ (â äàííîì ñëó÷àå ïåðìàëëîÿ [31]) ïî îòíîøåíèþ
ê âíåøíåìó ïîëþ ìîæíî ñ÷èòàòü îäèíàêîâûì ïî âñåé
òîëùèíå ýòîãî ñëîÿ. Íàïðàâëåíèå ëåãêîé îñè àíèçî-
òðîïèè ÔÌ ñëîÿ îïðåäåëÿåòñÿ íàïðàâëåíèåì ïîëÿ ïðè
íàïûëåíèè.
2. ÀÔÌ ñëîé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîâîêóïíîñòü íå-
âçàèìîäåéñòâóþùèõ çåðåí, êàæäîå èç êîòîðûõ èìååò
ñâîå íàïðàâëåíèå ëåãêîé îñè àíèçîòðîïèè. Íàïðàâëå-
íèå ëåãêîé îñè ÀÔÌ ñëîÿ, êîòîðîå ìîæíî îïðåäåëèòü
ïóòåì ñòàòèñòè÷åñêîãî óñðåäíåíèÿ ëåãêèõ îñåé çåðåí,
îïðåäåëÿåò íàïðàâëåíèå ëåãêîé îñè îáìåííîé àíèçî-
òðîïèè.
3. Ñïèíîâàÿ êîíôèãóðàöèÿ êàæäîãî çåðíà ÀÔÌ
ñëîÿ ñâÿçàíà îáìåííûì âçàèìîäåéñòâèåì ñ ìàãíèò-
íûì ìîìåíòîì ÔÌ ñëîÿ. Ýíåðãèÿ ñîáñòâåííîé ìàã-
íèòíîé àíèçîòðîïèè çåðíà â ÀÔÌ ñëîå íàìíîãî ïðå-
âûøàåò ýíåðãèþ ýòîãî ìåæñëîéíîãî îáìåííîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ, âñëåäñòâèå ÷åãî ìàãíèòíàÿ ñòðóêòó-
ðà òàêîãî çåðíà ÿâëÿåòñÿ æåñòêîé (ò.å. íå ìåíÿåòñÿ ïðè
ïåðåìàãíè÷èâàíèè â èíòåðåñóþùåì íàñ èíòåðâàëå ïî-
ëåé). Òàêèì îáðàçîì, ìàãíèòíûå ìîìåíòû â ÀÔÌ çåð-
íå âñåãäà íàïðàâëåíû âäîëü åãî ëåãêîé îñè àíèçîòðî-
ïèè.
Åñëè ïðåäïîëàãàòü, ÷òî ïðîÿâëåíèå îáìåííîé àíè-
çîòðîïèè îãðàíè÷èâàåòñÿ òîëüêî ñìåùåíèåì ïåòëè
ãèñòåðåçèñà, òî ýíåðãèþ Å ñèñòåìû ñ îáìåííûì âçàè-
ìîäåéñòâèåì íà ãðàíèöå ÔÌ è ÀÔÌ ñëîåâ ìîæíî
ïðåäñòàâèòü â ñëåäóþùåì âèäå [30]:
E K t HM t JF F s F� � � � �sin cos ( ) cos ( )2
1� � �
.
(1)
Çäåñü ïåðâûé ÷ëåí ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ýíåðãèþ ñîá-
ñòâåííîé àíèçîòðîïèè ÔÌ ñëîÿ (KF — êîíñòàíòà îä-
íîîñíîé àíèçîòðîïèè ÔÌ, tF — òîëùèíà ñëîÿ ÔÌ),
âòîðîé — ýíåðãèþ Çååìàíà ( — óãîë ìåæäó íàïðàâ-
ëåíèåì âíåøíåãî ïîëÿ è ëåãêîé îñüþ ÔÌ ñëîÿ, Ms —
ñïîíòàííàÿ íàìàãíè÷åííîñòü ÔÌ ñëîÿ). Ïîñëåäíèé
÷ëåí õàðàêòåðèçóåò îáìåííóþ àíèçîòðîïèþ ñèñòåìû
(
— îòêëîíåíèå ñòàòèñòè÷åñêîé ëåãêîé îñè ÀÔÌ
ñëîÿ îò ëåãêîé îñè ÔÌ, J1 — êîíñòàíòà îäíîíàïðàâ-
ëåííîé îáìåííîé àíèçîòðîïèè); � — óãîë ìåæäó íà-
ïðàâëåíèåì íàìàãíè÷åííîñòè è ëåãêîé îñüþ ÔÌ. Â
òàêîé çàïèñè ïîëîæèòåëüíîå çíà÷åíèå J1 ñîîòâåòñòâó-
åò îáìåííîìó ñìåùåíèþ âëåâî ïî ïîëåâîé îñè ïðè ïå-
ðåìàãíè÷èâàíèè âäîëü ëåãêîé îñè ÔÌ.
Îáìåííàÿ àíèçîòðîïèÿ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ ïëåíêàõ FeNi/FeMn c àñèììåòðèåé ïåòëè ãèñòåðåçèñà
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11 1265
1
T = 300 K
1 T = 50 K
Ðèñ. 4. Ïîëåâûå çàâèñèìîñòè íàìàãíè÷åííîñòè ïëåíêè
FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å), ïîëó÷åííûå ïðè îðèåíòàöèè âíåø-
íåãî ïîëÿ âäîëü òðóäíîé îñè ÔÌ ñëîÿ.
Êàê óêàçûâàëîñü âûøå, àñèììåòðèÿ ôîðìû ïåòëè
ãèñòåðåçèñà ïðè ïåðåìàãíè÷èâàíèè âäîëü ëåãêîé îñè
ÔÌ ñëîÿ ( = 0) ìîæåò áûòü îïèñàíà ïðè ïîìîùè ÷ëå-
íîâ ýíåðãèè îáìåííîé àíèçîòðîïèè âûñîêèõ íå÷åò-
íûõ ïîðÿäêîâ. Ôèçè÷åñêèå ïðè÷èíû îáìåííîé àíèçî-
òðîïèè âûñîêèõ íå÷åòíûõ ïîðÿäêîâ â íàñòîÿùåå
âðåìÿ íåÿñíû, ïðåäïîëîæèòåëüíî îíè ìîãóò áûòü ñâÿ-
çàíû ñ ôîðìèðîâàíèåì ñëîæíîé ñïèíîâîé ñòðóêòóðû
AÔÌ ñëîÿ èç-çà íàëè÷èÿ ëèíåéíûõ äåôåêòîâ èëè
«ñòóïåíåê» íà èíòåðôåéñå [32]. Ðàçëè÷íûå ëîêàëüíûå
âàðèàöèè îáìåííîé ýíåðãèè âîçìîæíû âñëåäñòâèå
øåðîõîâàòîñòè, âçàèìîïðîíèêíîâåíèÿ ñëîåâ è ñèëüíî
çàâèñÿò îò óñëîâèé èçãîòîâëåíèÿ ïëåíîê [30]. Âåëè÷è-
íà ïîëÿ ïðè íàïûëåíèè Hf òàêæå ìîæåò èìåòü çíà÷å-
íèå äëÿ ïðîÿâëåíèÿ âûñîêèõ ïîðÿäêîâ àíèçîòðîïèè –
òàê, ïîëó÷åííûå íàìè ïåòëè ãèñòåðåçèñà ïëåíêè
FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å), èçãîòîâëåííîé â ïîëå 250 Ý,
èìåëè ñèììåòðè÷íóþ ôîðìó. ×òî êàñàåòñÿ âûñîêèõ
÷åòíûõ ïîðÿäêîâ, òî â ñèñòåìå FeNi/FeMn âñëåäñòâèå
ñëîæíîé ìàãíèòíîé ñòðóêòóðû àíòèôåððîìàãíåòèêà
ìîæåò âîçíèêàòü èíäóöèðóåìàÿ ìåæñëîéíûì îáìåí-
íûì âçàèìîäåéñòâèåì àíèçîòðîïèÿ ÷åòâåðòîãî ïîðÿä-
êà [33]. Îäíàêî îáìåííàÿ àíèçîòðîïèÿ ÷åòíûõ ïîðÿä-
êîâ íå èìååò íåïîñðåäñòâåííîãî îòíîøåíèÿ ê
ðàññìàòðèâàåìîé àñèììåòðèè ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ [7].
Òàêèì îáðàçîì, ïîñëåäíèé ÷ëåí (1) â îáùåì ñëó÷àå
ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåí â âèäå J nn n
n
N
cos ( ( ))�
�
�
�
1
[30], ãäå Jn — êîíñòàíòû îáìåííîé àíèçîòðîïèè n-ãî
ïîðÿäêà. Ïîëîæèâ äëÿ óïðîùåíèÿ �n = �, ìîæíî ïî-
ëó÷èòü [8,30]
E K t HM t
J n
F F s F
n
n
N
� � � �
� �
�
�
sin cos ( )
cos ( ( )) .
2
1
� �
�
(2)
Ïîêàçàòåëåì îòêëîíåíèÿ ñòàòèñòè÷åñêîé ëåãêîé
îñè ÀÔÌ ñëîÿ îò ëåãêîé îñè ÔÌ ÿâëÿåòñÿ íåíóëåâîå
çíà÷åíèå ïîëÿ îáìåííîãî ñìåùåíèÿ ïðè ïåðåìàãíè÷è-
âàíèè âäîëü òðóäíîé îñè ÔÌ ñëîÿ [30]. Ìîæíî ïîêà-
çàòü, ÷òî ýòî ïîëå ñìåùåíèÿ ïðîïîðöèîíàëüíî sin
.
Îñíîâûâàÿñü íà ïðèâåäåííîé ìîäåëè è ïîäîáðàâ ñî-
îòâåòñòâóþùèå ïàðàìåòðû, ìîæíî ÷èñëåííî ðàññ÷è-
òàòü êðèâûå íàìàãíè÷èâàíèÿ. Ìîäåëü óñïåøíî èñ-
ïîëüçîâàëàñü ïðè îïèñàíèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
ïåòåëü ãèñòåðåçèñà àñèììåòðè÷íîé ôîðìû, ïîëó÷åí-
íûõ ïðè ïåðåìàãíè÷èâàíèè ïëåíîê FeNi/NiMn [8] è
FeNi/FeMn [19] âäîëü ëåãêîé îñè ÔÌ ïðè êîìíàòíîé
òåìïåðàòóðå.  ÷àñòíîñòè, â ðàáîòå [19] ìû èñïîëüçî-
âàëè ÷ëåíû îáìåííîé àíèçîòðîïèè äî ïÿòîãî ïîðÿäêà
âêëþ÷èòåëüíî ïðè îïèñàíèè àñèììåòðè÷íîé ïåòëè ñî
ñòóïåíüêîé. Ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî ñóùåñòâóåò ðàçîðè-
åíòàöèÿ ëåãêèõ îñåé ÔÌ è ÀÔÌ ñëîåâ, ò.å.
0. Îä-
íàêî ïîëó÷åííûå íàìè íîâûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå
äàííûå ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî ýòà ðàçîðèåíòàöèÿ ëèáî
îòñóòñòâóåò, ëèáî ïðåíåáðåæèìî ìàëà. Äàæå ïðè 50 Ê,
ãäå îáìåííàÿ àíèçîòðîïèÿ ïðîÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå
ñèëüíî (ðèñ. 1,ã), ïåòëè ãèñòåðåçèñà, ïîëó÷åííûå ïðè
ïðèëîæåíèè ïîëÿ âäîëü òðóäíîé îñè ÔÌ ñëîÿ
(ðèñ. 4,á), ñèììåòðè÷íû è ñìåùåíèå îòñóòñòâóåò. Âî-
îáùå-òî íàëè÷èå ÷ëåíîâ îáìåííîé àíèçîòðîïèè âûñî-
êèõ ïîðÿäêîâ äàåò ãèïîòåòè÷åñêóþ âîçìîæíîñòü ïî-
ëó÷èòü íóëåâîå çíà÷åíèå îáìåííîãî ñìåùåíèÿ âäîëü
òðóäíîé îñè ÔÌ ïðè ïåðåìàãíè÷èâàíèè ïëåíêè ñ âû-
ñîêèìè àáñîëþòíûìè çíà÷åíèÿìè êîíñòàíò Jn è óãëå
, çíà÷èòåëüíî îòëè÷àþùåìñÿ îò íóëåâîãî. Îäíàêî ïî-
ëó÷åííàÿ ïðè ýòîì ðàñ÷åòíàÿ çàâèñèìîñòü Ì(Í) íå áó-
äåò ñèììåòðè÷íîé. Ïîýòîìó ïðè ðàñ÷åòàõ ïðåäñòàâ-
ëåííûõ â íàñòîÿùåé ñòàòüå çàâèñèìîñòåé Ì(Í) ìû
ïîëîæèëè
= 0. Îòìåòèì, ÷òî ïîñëåäîâàòåëüíîñòü íà-
ïûëåíèÿ ìàãíèòíûõ ñëîåâ íàøåé ïëåíêè ïðèíöèïè-
àëüíî îòëè÷àëàñü îò ýòîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè â [8].
Òàì ÀÔÌ ñëîé íàïûëÿëñÿ ïåðâûì, â íàøåé æå ïëåíêå
åãî íàïûëåíèå ïðîèçâîäèëîñü íà íàìàãíè÷åííûé ñëîé
ÔÌ. Â ðåçóëüòàòå ëåãêàÿ îñü îäíîîñíîé îáìåííîé
àíèçîòðîïèè, îïèñûâàåìîé êîíñòàíòîé J2 > 0, ñîâïà-
äàåò ñ ëåãêîé îñüþ ñîáñòâåííîé àíèçîòðîïèè ÔÌ
ñëîÿ, îïèñûâàåìîé êîíñòàíòîé KF. Ïîýòîìó äëÿ
óìåíüøåíèÿ êîëè÷åñòâà âàðüèðóåìûõ ïðè ðàñ÷åòå
ïàðàìåòðîâ ìû ïðåíåáðåãëè ñëàáîé ñîáñòâåííîé àíè-
çîòðîïèåé ïåðìàëëîåâîãî ñëîÿ è ïîëîæèëè KF = 0.
Ðàñ÷åòíûå çàâèñèìîñòè Ì(Í), ïîëó÷åííûå äëÿ ñëó÷àÿ
ïðèëîæåíèÿ âíåøíåãî ïîëÿ âäîëü ëåãêîé îñè àíèçî-
òðîïèè (� = 0), ïðèâåäåíû íà ðèñ. 5. Âåëè÷èíó íàìàã-
íè÷åííîñòè íàñûùåíèÿ Ms ïîëàãàëè ðàâíîé 750 Ãñ,
tF = 50 Å. Ó÷èòûâàëè îáìåííóþ àíèçîòðîïèþ îò ïåðâî-
ãî äî ïÿòîãî ïîðÿäêà âêëþ÷èòåëüíî. Çàâèñèìîñòü,
ïðèâåäåííàÿ íà ðèñ. 5,à, ïîëó÷åíà äëÿ ñëåäóþùèõ
çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ: êîíñòàíòà îäíîíàïðàâëåííîé
àíèçîòðîïèè J1 = 1,238·10–2 ýðã/ñì2, êîíñòàíòà îäíî-
îñíîé àíèçîòðîïèè J2 = 0,188·10–2 ýðã/ñì2, êîíñòàí-
òû îáìåííîé àíèçîòðîïèè âûñîêèõ ïîðÿäêîâ: J3 =
= –0,375·10–2 ýðã/ñì2, J4 = –0,064·10–2 ýðã/ñì2, J5 =
= 0,127·10–2 ýðã/ñì2. Ïðè òàêîì ïîäáîðå ïàðàìåòðîâ
ðàñ÷åòíàÿ çàâèñèìîñòü íàìàãíè÷åííîñòè õîðîøî ñî-
îòâåòñòâóåò ýêñïåðèìåíòàëüíûì çàâèñèìîñòÿì, ïî-
ëó÷åííûì ïðè òåìïåðàòóðå 300 Ê (ðèñ.1,à, 2,à). Îò-
ìåòèì, ÷òî çíà÷åíèå êîíñòàíòû îäíîíàïðàâëåííîé
àíèçîòðîïèè J1 ñóùåñòâåííî ïðåâûøàåò çíà÷åíèÿ
âñåõ îñòàëüíûõ îáìåííûõ êîíñòàíò. Àíàëîãè÷íàÿ ñè-
òóàöèÿ íàáëþäàëàñü è â ðàáîòàõ [7,8]. Ïîëó÷åííîå íà-
ìè çíà÷åíèå ïî ïîðÿäêó âåëè÷èíû J1 ñîîòâåòñòâóåò
èçâåñòíûì äàííûì îá îäíîíàïðàâëåííîé àíèçîòðî-
ïèè ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ ïëåíîê ÔÌ/FeMn [3] ñ òîë-
ùèíîé ñëîÿ FeMn, áëèçêîé ê êðèòè÷åñêîìó çíà÷åíèþ
40 Å [24].
1266 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11
Ä.Í. Meðåíêîâ è äð.
 ðàáîòå [19] ìû ïðèâåëè êà÷åñòâåííûé àíàëèç
ïðîöåññà àñèììåòðè÷íîãî ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ ïëåíêè
âäîëü ëåãêîé îñè ÔÌ ñëîÿ. Â öåëîì ýòîò àíàëèç îñòà-
åòñÿ âåðíûì è ïðè
= 0, íàëè÷èå èëè îòñóòñòâèå ðàçî-
ðèåíòàöèè ëåãêèõ îñåé ñëîåâ ïðèíöèïèàëüíîé ðîëè
íå èãðàåò. Ïóñòü âíà÷àëå ïëåíêà íàõîäèòñÿ â íàñû-
ùåííîì âäîëü íàïðàâëåíèÿ Hf ñîñòîÿíèè I. Ïðè äîñ-
òèæåíèè íåêîòîðîãî çíà÷åíèÿ âíåøíåãî ïîëÿ, ïðîòè-
âîíàïðàâëåííîãî Hf, ïðîèñõîäèò ñêà÷îê ìàãíèòíîãî
ìîìåíòà. Ýòîò ñêà÷îê ñîîòâåòñòâóåò ïåðåõîäó ïåðâîãî
ðîäà èç ñîñòîÿíèÿ I â ñîñòîÿíèå II, ãäå ìàãíèòíûé ìî-
ìåíò îòêëîíåí îò íàïðàâëåíèÿ âíåøíåãî ïîëÿ. Ñêà÷îê
äîëæåí ïðîèçîéòè âíóòðè èíòåðâàëà ïîëåé Ít1 – ÍL1,
ãäå Ít1 — ïîëå ïåðåõîäà ìåæäó ôàçàìè I è II, ÍL1 —
ïîëå ëàáèëüíîñòè ôàçû I (ðèñ. 5,à,á). Ïðè äàëüíåéøåì
óâåëè÷åíèè ïîëÿ ïðîèñõîäèò ðàçâîðîò ìàãíèòíîãî ìî-
ìåíòà â óãëîâîé ôàçå II ïî íàïðàâëåíèþ ê òðóäíîé
îñè. Ýòîìó ðàçâîðîòó ñîîòâåòñòâóåò ïëàâíîå èçìåíå-
íèå íàìàãíè÷åííîñòè íà çàâèñèìîñòè Ì(Í) (ñòóïåíü-
êà íà ðèñ. 5). Çàòåì ïðîèñõîäèò âòîðîé ñêà÷îê ìàãíèò-
íîãî ìîìåíòà ïðè ôàçîâîì ïåðåõîäå ïåðâîãî ðîäà èç
ñîñòîÿíèÿ II â ñîñòîÿíèå III. Ýòîò ïåðåõîä äîëæåí ïðî-
èçîéòè â èíòåðâàëå ïîëåé Ít2 – H
L2
2( )
, ãäå Ít2 — ïîëå
ïåðåõîäà ìåæäó ôàçàìè II è III, H
L2
2( )
— ïîëå ëàáèëü-
íîñòè ôàçû II. Â ïîëÿõ |Í| > |H
L2
2( )
|, ãäå ìàãíèòíûé ìî-
ìåíò ïðîòèâîíàïðàâëåí Hf , ïëåíêà íàõîäèòñÿ â íàñû-
ùåííîì ñîñòîÿíèè III.
Åñëè ïîñëå äîñòèæåíèÿ ñîñòîÿíèÿ III óìåíüøàòü
âíåøíåå ïîëå, òî ðàññìàòðèâàåìàÿ ñèñòåìà ìîæåò ñó-
ùåñòâîâàòü â ìåòàñòàáèëüíîì ñîñòîÿíèè III â èíòåð-
âàëå ïîëåé îò ïîëÿ ïåðåõîäà Ít2 äî ïîëÿ ëàáèëüíîñòè
ÍL3. Ïðè ýòîì ïðîèñõîäèò îòêëîíåíèå ìàãíèòíîãî ìî-
ìåíòà îò íàïðàâëåíèÿ âíåøíåãî ïîëÿ. Êàê âèäíî íà
ðèñ. 5, âåëè÷èíà èíòåðâàëà ïîëåé Ít2 – ÍL3 ïðåâûøàåò
âåëè÷èíó Ít2 – H
L2
1( )
. Ïîýòîìó åñëè ïî êàêîé-òî ïðè÷è-
íå íå ïðîèñõîäèò ôàçîâûé ïåðåõîä èç ñîñòîÿíèÿ III â
ñîñòîÿíèå II, òî ñóùåñòâîâàíèå ñîñòîÿíèÿ III ìîæåò
çàòÿíóòüñÿ âïëîòü äî ïîëÿ ëàáèëüíîñòè ÍL3. Â ýòîì
ñëó÷àå ïðîèñõîäèò ñêà÷îê ìàãíèòíîãî ìîìåíòà èç ìå-
òàñòàáèëüíîãî ñîñòîÿíèÿ III íåïîñðåäñòâåííî â ñòà-
áèëüíîå ñîñòîÿíèå I. Â ðåçóëüòàòå ïåòëÿ ãèñòåðåçèñà
ïðèîáðåòàåò àñèììåòðè÷íóþ ôîðìó. Îòñóòñòâèå îá-
ðàòíîãî ïåðåõîäà èç ñîñòîÿíèÿ III â ñîñòîÿíèå II ïðè
óìåíüøåíèè ïîëÿ îáóñëîâëåíî íàëè÷èåì ðàçäåëÿþ-
ùåãî ýòè äâà ñîñòîÿíèÿ âûñîêîãî ýíåðãåòè÷åñêîãî
áàðüåðà, ÷òî íàãëÿäíî èëëþñòðèðóåò ðèñ. 6. Âèäíî,
÷òî âûñîòà áàðüåðà ìåæäó ýíåðãåòè÷åñêè ýêâèâàëåíò-
íûìè ïðè Í = Ít2 ñîñòîÿíèÿìè II è III äîâîëüíî âåëè-
êà (ðèñ. 6,à). Äàæå ïðè äîñòèæåíèè çíà÷åíèÿ âíåøíå-
ãî ïîëÿ , ðàâíîãî Í t 1 (ðèñ . 6 ,á ) , ýòîò áàðüåð
ïðîäîëæàåò ñóùåñòâîâàòü. Ïðè ýòîì åãî âûñîòà çíà÷è-
òåëüíî áîëüøå, ÷åì âûñîòà áàðüåðà ìåæäó ýíåðãåòè-
÷åñêè ýêâèâàëåíòíûìè ïðè Í = Ít1 ñîñòîÿíèÿìè I è II.
Òàêèì îáðàçîì, ñóùåñòâîâàíèå ôàçû III â ìåòàñòà-
áèëüíîì ñîñòîÿíèè ìîæåò çàòÿíóòüñÿ íàñòîëüêî, ÷òî
ïåðåìàãíè÷èâàíèå ïðîèçîéäåò ñðàçó â ñîñòîÿíèå I.
Ïîëó÷åííûå ðàñ÷åòíûå çàâèñèìîñòè (ðèñ. 5) Ì(Í)
äëÿ ñëó÷àÿ îðèåíòàöèè âíåøíåãî ïîëÿ âäîëü ëåãêîé
îñè íàõîäÿòñÿ â õîðîøåì êà÷åñòâåííîì ñîãëàñèè ñ
ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè. Äâà ó÷àñòêà áîëåå
ðåçêîãî èçìåíåíèÿ Ì íà ëåâîé ÷àñòè ïåòåëü ïîëíîãî
ãèñòåðåçèñà (ðèñ. 1 è 2) ñâÿçàíû ñ ôàçîâûìè ïåðåõîäà-
ìè ïåðâîãî ðîäà, à íàëè÷èå ñòóïåíüêè íà ýòîé ÷àñòè
ïåòëè — ñ ñóùåñòâîâàíèåì ôàçû II. Ïîëå H � ñîîòâåò-
ñòâóåò îêîí÷àíèþ ïåðåõîäà èç íàñûùåííîé ôàçû I â
óãëîâóþ ôàçó II. Â èíòåðâàëå ïîëåé �H ïëåíêà íàõî-
äèòñÿ â ñîñòîÿíèè II, è â ïîëå H � � íà÷èíàåòñÿ ïåðåõîä â
ñîñòîÿíèå III. Ýòîò ïåðåõîä çàêàí÷èâàåòñÿ â ïîëå H s
�.
Ðåçêîå èçìåíåíèå Ì íà ïðàâîé ÷àñòè ïåòåëü ïîëíîãî
ãèñòåðåçèñà îáóñëîâëåíî ïåðåõîäîì ñèñòåìû èç ìåòà-
ñòàáèëüíîãî ñîñòîÿíèÿ III â ñîñòîÿíèå I, ìèíóÿ ñî-
Îáìåííàÿ àíèçîòðîïèÿ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ ïëåíêàõ FeNi/FeMn c àñèììåòðèåé ïåòëè ãèñòåðåçèñà
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11 1267
HL1
Ht2
HL3
HL1
Ht2
Ht1
HL3
Ht1
Ðèñ. 5. Ðàñ÷åòíûå ïîëåâûå çàâèñèìîñòè íàìàãíè÷åííîñòè
ïëåíêè äëÿ îðèåíòàöèè âíåøíåãî ïîëÿ âäîëü ëåãêîé îñè.
Çíà÷åíèÿ êîíñòàíò îáìåííîé àíèçîòðîïèè Jn (ðèñ. 5,à)
óêàçàíû â òåêñòå. Ïðè ðàñ÷åòå çàâèñèìîñòè, ïðåäñòàâëåí-
íîé íà ðèñ. 5,á, ýòè çíà÷åíèÿ áûëè óâåëè÷åíû â äåñÿòü
ðàç. Ít1 è Ít2 — ïîëÿ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ ïåðâîãî ðîäà,
HL1, H
L2
1( ), H
L2
2( ), HL3 — ïîëÿ ëàáèëüíîñòè.
àà
á
ñòîÿíèå II. Ïðè äîñòèæåíèè ïîëÿ H s
� ïëåíêà ñíîâà íà-
õîäèòñÿ â íàñûùåííîì ñîñòîÿíèè I è ïðîöåññ ïîëíîãî
ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ çàâåðøàåòñÿ.
Ïðè íåïîëíîì ïåðåìàãíè÷èâàíèè (ðèñ. 3,à–â) â ïî-
ëÿõ H �� Hf ïðîèñõîäèò ôàçîâûé ïåðåõîä ïåðâîãî ðî-
äà èç ñîñòîÿíèÿ I â ñîñòîÿíèå II.  ïîëÿõ H �� Hf ïðî-
èñõîäèò îáðàòíûé ïåðåõîä èç ñîñòîÿíèÿ II â ñîñòîÿíèå
I. Ïðîöåññ òàêîãî íåïîëíîãî ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ ñî-
ïðîâîæäàåòñÿ ãèñòåðåçèñîì è íàáëþäàåòñÿ âíóòðè èí-
òåðâàëà ïîëåé HL1. Ïåðåìàãíè÷èâàíèå èç ñîñòîÿíèÿ I
â ñîñòîÿíèå II îãðàíè÷åíî èíòåðâàëîì ïîëåé Ít1 –
HL1, à îáðàòíûé ïðîöåññ èìååò ìåñòî â ïðåäåëàõ îò
Ít1 äî H
L2
1( )
.
Åñòåñòâåííî, ÷òî ïðè ôàçîâûõ ïåðåõîäàõ ïåðâîãî
ðîäà â ïëåíêå äîëæíà âîçíèêàòü äâóõôàçíàÿ äîìåííàÿ
ñòðóêòóðà, ñóùåñòâîâàíèå êîòîðîé ðàññìîòðåííàÿ ìî-
äåëü íå ó÷èòûâàåò. Èìåííî îáðàçîâàíèåì äîìåííîé
ñòðóêòóðû è äâèæåíèåì äîìåííûõ ñòåíîê âûçâàí
íàêëîí íà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ çàâèñèìîñòÿõ Ì(Í),
íàáëþäàåìûé â îáëàñòè ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ ïåðâîãî
ðîäà.
Çàâèñèìîñòü Ì(Í), ïðåäñòàâëåííàÿ â èíòåðâàëå ïî-
ëåé íåïîëíîãî ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ íà ðèñ. 3,ã, îáúÿñíÿ-
åòñÿ â ðàìêàõ ðàññìàòðèâàåìîé ìîäåëè ñëåäóþùèì
îáðàçîì.  ñîñòîÿíèè, ñîîòâåòñòâóþùåì òî÷êå Â, ïåð-
ìàëëîåâûé ñëîé ïëåíêè ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîâîêóï-
íîñòü äîìåíîâ ìàãíèòíûõ ôàç I è III. Ïðè óìåíüøåíèè
ïîëÿ äî íóëÿ è ââåäåíèè ïîëÿ ïðîòèâîïîëîæíîãî íà-
ïðàâëåíèÿ (ó÷àñòîê ÂÑ) îáúåì ôàçû I óìåíüøàåòñÿ è â
òî÷êå Ñ îí ñòàíîâèòñÿ ðàâíûì íóëþ. Èçëîì â òî÷êå Ñ
íà êðèâîé ÂÑDE ìîæíî èíòåðïðåòèðîâàòü êàê îêîí÷à-
íèå ôàçîâîãî ïåðåõîäà èç I â II. Ýòîò èçëîì íàáëþäàåò-
ñÿ â ïîëå îêîëî –65 Ý, çíà÷èòåëüíî ìåíüøåì ïî àáñî-
ëþòíîìó çíà÷åíèþ ïî ñðàâíåíèþ ñ âåëè÷èíîé ïîëÿ
èçëîìà H � äëÿ T = 50 Ê ïðè ïåðåõîäå èç íàñûùåííîãî
ñîñòîÿíèÿ I (ñì. ðèñ. 1). Ïðè÷èíîé ýòîãî ÿâëÿåòñÿ ñó-
ùåñòâîâàíèå äîìåíîâ ôàçû III. Îíè îêàçûâàþò äîïîë-
íèòåëüíîå ïîäìàãíè÷èâàþùåå âîçäåéñòâèå íà äîìå-
íû ôàçû I, è âñëåäñòâèå ýòîãî ïåðåõîä èç I â II
çàêàí÷èâàåòñÿ ïðè ìåíüøåé àáñîëþòíîé âåëè÷èíå
âíåøíåãî ïîëÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ïåðåõîäîì èç íàñû-
ùåííîãî ñîñòîÿíèÿ I. Ïî òîé æå ïðè÷èíå ïîëå, ïðè êî-
òîðîì íà÷èíàåòñÿ ïåðåõîä èç ôàçû II â ôàçó III (òî÷êà
D), à òàêæå ïîëå íàñûùåíèÿ (òî÷êà Å) èìåþò áîëåå
íèçêèå àáñîëþòíûå çíà÷åíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ñîîòâåò-
ñòâóþùèìè èì ïîëÿìè H � � è H s
� ïðè ïîëíîì ïåðåìàã-
íè÷èâàíèè ïëåíêè ïðè 50 Ê.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî
ïðîöåññ ïåðåìàãíè÷èâàíèÿ èññëåäóåìîé ïëåíêè êà÷å-
ñòâåííî íå èçìåíÿåòñÿ âî âñåì èññëåäîâàííîì òåìïå-
ðàòóðíîì èíòåðâàëå. Ïðè îõëàæäåíèè ïëåíêè ïåòëÿ
ïîëíîãî ãèñòåðåçèñà îñòàåòñÿ àñèììåòðè÷íîé, íàáëþ-
äàåòñÿ ëèøü óâåëè÷åíèå àáñîëþòíûõ âåëè÷èí ïîëåé,
õàðàêòåðèçóþùèõ åå (ðèñ. 1). Êîëè÷åñòâåííîå èçìåíå-
íèå ïåòëè ãèñòåðåçèñà ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû
ñâÿçûâàåòñÿ â ðàìêàõ îáñóæäàåìîé ìîäåëè ñ ïîâûøå-
íèåì àáñîëþòíûõ çíà÷åíèé êîíñòàíò îáìåííîé àíèçî-
òðîïèè ïëåíêè. Ðèñóíîê 5 èëëþñòðèðóåò ýòî ñ ïîìî-
ùüþ ñàìîãî ïðîñòîãî ïðåäñòàâëåíèÿ — óâåëè÷åíèÿ
ýòèõ êîíñòàíò íà ïîðÿäîê. Ïðè ðàñ÷åòå çàâèñèìîñòè
M(H), ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 5,á, çíà÷åíèÿ âñåõ Jn áûëè
óâåëè÷åíû â äåñÿòü ðàç ïî ñðàâíåíèþ ñ çàâèñèìîñòüþ
íà ðèñ. 5,à. Îáùèé âèä ïåòëè ãèñòåðåçèñà ïðè ýòîì îñ-
òàåòñÿ ïðåæíèì, âåëè÷èíà ïîëÿ ôàçîâîãî ïåðåõîäà Ít1
ïî÷òè íóëåâàÿ, |Ít2| ñóùåñòâåííî âîçðàñòàåò. Òàêèì
îáðàçîì, èíòåðâàë ñòàáèëüíîãî ñóùåñòâîâàíèÿ óãëî-
âîé ôàçû II �Ít = Ít1 – Ít2 òàêæå ðàñøèðÿåòñÿ. Ñîîò-
âåòñòâåííî óâåëè÷èâàþòñÿ ðàñ÷åòíûå àáñîëþòíûå
çíà÷åíèÿ âñåõ ïîëåé ëàáèëüíîñòè. Îäíàêî ñëåäóåò çà-
ìåòèòü, ÷òî óâåëè÷åíèå àáñîëþòíûõ çíà÷åíèé Jn ïî
îòäåëüíîñòè ïî-ðàçíîìó îòðàæàåòñÿ íà ðàñ÷åòíûõ
çíà÷åíèÿõ ïîëåé ëàáèëüíîñòè è ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ.
Íàïðèìåð, â íàøåì ñëó÷àå, åñëè ê âîçðàñòàíèþ |H
L2
2( )
|
ïðèâîäèò óâåëè÷åíèå âñåõ |Jn|, òî âîçðàñòàíèå |ÍL1|
ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ êîíñòàíò òîëüêî ñ ïî-
1268 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11
Ä.Í. Meðåíêîâ è äð.
0 30 60 90 120 150 180
, ãðàä
Ðèñ. 6. Çàâèñèìîñòü ýíåðãèè Å îò íàïðàâëåíèÿ âåêòîðà íà-
ìàãíè÷åííîñòè ÔÌ ñëîÿ ïëåíêè ñ êîíñòàíòàìè îáìåííîé
àíèçîòðîïèè Jn. Âåëè÷èíà âíåøíåãî ïîëÿ Í ðàâíà ïîëþ
ôàçîâîãî ïåðåõîäà Ht2 (à) è Ht1 (á). Íà âñòàâêå â óâåëè-
÷åííîì ìàñøòàáå ïîêàçàí ó÷àñòîê çàâèñèìîñòè Å(�).
ëîæèòåëüíîé âåëè÷èíîé Jn: J1, J2 è J5. Óâåëè÷åíèå àá-
ñîëþòíûõ çíà÷åíèé êîíñòàíò J3 è J4, âåëè÷èíà êîòî-
ðûõ îòðèöàòåëüíà, íàîáîðîò, ïðèâîäèò ê ïîíèæåíèþ
|ÍL1|.  öåëîì ðàñ÷åòíàÿ êðèâàÿ, ïðåäñòàâëåííàÿ íà
ðèñ. 5,á, õîðîøî ñîîòâåòñòâóåò ýêñïåðèìåíòàëüíûì
çàâèñèìîñòÿì, ïîëó÷åííûì ïðè òåìïåðàòóðå 50 Ê
(ðèñ. 1,ã, 3,â).
Ïîâûøåíèå ðàñ÷åòíûõ àáñîëþòíûõ çíà÷åíèé ïî-
ëåé ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ è ïîëåé ëàáèëüíîñòè, à òàêæå
ðàñøèðåíèå ñîîòâåòñòâóþùèõ ïîëåâûõ èíòåðâàëîâ
ìåæäó íèìè (ðèñ. 5) ñîîòâåòñòâóåò ýêñïåðèìåíòàëüíî
óñòàíîâëåííîìó óâåëè÷åíèþ îáìåííîãî ñìåùåíèÿ,
ïîëåé íàñûùåíèÿ H s
�, H s
� , ïîëåé èçëîìîâ H �, H � � è øè-
ðèíû ïåòåëü ïîëíîãî (ðèñ. 1 è 2) è íåïîëíîãî
(ðèñ. 3,à–â) ãèñòåðåçèñà ïðè îõëàæäåíèè ïëåíêè. Ïî-
íèæåíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò òàêæå ê ðàñøèðåíèþ
ïîëåâîãî èíòåðâàëà ñóùåñòâîâàíèÿ óãëîâîé ôàçû II.
Îá ýòîì ñâèäåòåëüñòâóåò óâåëè÷åíèå �Í íà ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûõ çàâèñèìîñòÿõ Ì(Í) (ðèñ. 1). Íà ðàñ÷åò-
íûõ êðèâûõ ýòîìó ôàêòó ñîîòâåòñòâóåò óâåëè÷åíèå
èíòåðâàëà ñòàáèëüíîñòè óãëîâîé ôàçû Ít1 – Ít2, à òàê-
æå èíòåðâàëà Ít2 – H
L2
2( )
, â êîòîðîì ýòà ôàçà ìîæåò ñó-
ùåñòâîâàòü â ìåòàñòàáèëüíîì ñîñòîÿíèè (ðèñ. 5,à è
5,á). Âìåñòå ñ ýòèì óâåëè÷åíèå àáñîëþòíîãî ðàñ÷åò-
íîãî çíà÷åíèÿ ïîëÿ ëàáèëüíîñòè ÍL1 íàõîäèòñÿ â ñî-
îòâåòñòâèè ñ íàáëþäàåìûì â ýêñïåðèìåíòå óâåëè-
÷åíèåì ñìåùåíèÿ ñòóïåíüêè ïðè îõëàæäåíèè. Òàêèì
îáðàçîì, óâåëè÷åíèå ïðîòÿæåííîñòè è ñìåùåíèÿ ñòó-
ïåíüêè òàêæå îáúÿñíÿåòñÿ ïîâûøåíèåì àáñîëþòíûõ
çíà÷åíèé Jn.
Òàêèì îáðàçîì, â ðåçóëüòàòå ïðîâåäåííûõ èñ-
ñëåäîâàíèé óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè ïåðåìàãíè÷èâà-
íèè âäîëü ëåãêîé îñè ôåððîìàãíèòíîãî ñëîÿ ïëåíêè
FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å) â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð îò 25
äî 300 Ê íàáëþäàåòñÿ ñèëüíàÿ àñèììåòðèÿ ïåòëè ãèñ-
òåðåçèñà. Ýòà àñèììåòðèÿ âûçâàíà ïðîÿâëåíèåì îá-
ìåííîé àíèçîòðîïèè âûñîêèõ ïîðÿäêîâ è ñâÿçàíà ñ
ôîðìèðîâàíèåì óãëîâîé ôàçû II è ñóùåñòâîâàíèåì â
ïëåíêå ìåòàñòàáèëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ôàçû III â äîñòà-
òî÷íî øèðîêîì èíòåðâàëå ïîëåé. Ïîíèæåíèå òåìïåðà-
òóðû ïðèâîäèò ê ðàñøèðåíèþ ïîëåâîãî èíòåðâàëà, â
êîòîðîì ïëåíêà íàõîäèòñÿ â óãëîâîé ôàçå. Ýòî, à òàê-
æå äðóãèå íàáëþäàåìûå ïðè îõëàæäåíèè ïëåíêè ýêñ-
ïåðèìåíòàëüíûå ôàêòû — óâåëè÷åíèå ñìåùåíèÿ,
óøèðåíèå ïåòëè ãèñòåðåçèñà è ò.ä. — îáúÿñíÿþòñÿ â
ðàìêàõ ðàññìàòðèâàåìîé ìîäåëè ïîâûøåíèåì àáñî-
ëþòíûõ çíà÷åíèé êîíñòàíò îáìåííîé àíèçîòðîïèè.
1. W.H. Meiklejohn and C.P. Bean, Phys. Rev. 102, 1413
(1956).
2. A.P. Malozemoff, Phys. Rev. B35, 3679 (1988); U. No-
wak, K.D. Usadel, J. Keller, P. Miltenyi, and G. Gun-
terodt, Phys. Rev. B66, 014430 (2002).
3. J. Nogues and Ivan K. Schuller, J. Magn. Magn. Mater.
192, 203 (1999).
4. M. Kiwi, J. Magn. Magn. Mater. 234, 584 (2001).
5. H. Fujiwara, K. Nishioka, C. Hou, M.R. Parker, and S.
Gangopadhay, J. Appl. Phys. 79, 6286 (1996).
6. X.W. Wu and C.L. Chien, Phys. Rev. Lett. 81, 2795
(1998).
7. I.N. Krivorotov, C. Leighton, J. Nogues, Ivan K.
Schuller, and E. Dan Dahlberg, Phys. Rev. B65,
100402(R) (2002).
8. D. Spenato, S.P. Pogossian, and H. Le Gall, J. Magn.
Magn. Mater. 262, 294 (2003); D. Spenato and S.P. Po-
gossian, J. Magn. Magn. Mater. 285, 79 (2005).
9. T. Ambrose, R.L. Sommer, and C.L. Chien, Phys. Rev.
B56, 83 (1997).
10. J. Camarero, J. Sort, A. Hoffmann, J.M. Garcia-Martin,
B. Dieny, R. Miranda, and J. Nogues, Phys. Rev. Lett. 95,
057204 (2005).
11. F. Radu, M. Etzkorn, T. Schmitte, R. Seibrecht, A. Schre-
er, K. Westerholt, and H. Zabel, J. Magn. Magn. Mater.
240, 251 (2002).
12. E. Pina, C. Prados, and A. Hernando, Phys. Rev. B69,
052402 (2004).
13. W.-T. Lee, S.G.L. de Velthuis, G.P. Felcher, F. Klose, T.
Gredig, and E.D. Dahlberg, Phys. Rev. B69, 224417
(2004).
14. A. Hoffmann, Phys. Rev. Lett. 93, 097203 (2004).
15. S. Brems, D. Buntinx, K. Temst, C. van Haesendonk, F.
Radu, and H. Zabel, Phys. Rev. Lett. 95, 157202 (2005).
16. A. Kirilyuk, Th. Rasing, H. Jaffres, D. Lacour, and F.
Nguen Van Dau, J. Appl. Phys. 91, 7745 (2002).
17. J. McCord, R. Schafer, R. Mattheis, and K.-U. Barholz, J.
Appl. Phys. 93, 5491(2003).
18. P. Gogol, J.N. Chapman, M.F. Gillies, and F.W.M. Van-
helmont, J. Appl. Phys. 92, 1458 (2002).
19. S.L. Gnatchenko, D.N. Merenkov, A.N. Bludov, V.V.
Pishko, Yu.A. Shakhayeva, M. Baran, R. Szymczak, and
V.A. Novosad, J. Magn. Magn. Mater. 307, 263 (2006).
20. N.N. Phuoc and T. Suzuki, J. Appl. Phys. 101, 09E501
(2007).
21. C. Tsang, N. Heiman, and K. Lee, J. Appl. Phys. 52, 2741
(1981); ibid. 53, 2605 (1982).
22. C. Jing, S.X. Cao, and J.C. Zhang, Phys. Rev. B68,
224407 (2003).
23. Z. Lu, W. Lai, and C. Chai, Thin Solid Films 375, 224
(2000).
24. R. Jungblut, R. Coehoorn, M.T. Johnson, J. aap de Steg-
ge, and A. Reinders, J. Appl. Phys. 75, 6659 (1994).
25. K.T.-Y. Kung, L.K. Louie, and G.L. Gorman, J. Appl.
Phys. 69, 5634 (1991).
26. L. Ritchie, X. Liu, S. Ingvarsson, G. Xiao, J. Du, and J.Q.
Xiao, J. Magn. Magn. Mater. 247, 187 (2002).
27. A.M. Choukh, IEEE Trans. Magn. 33, 1766 (1997).
28. C. Liu, C. Yu, H. Jiang, L. Shen, C. Alexander, and G.J.
Mankey, J. Appl. Phys. 87, 6644 (2000).
29. C. Leighton, M.R. Fitzsimmons, P. Yashar, A. Hoffmann,
J. Nogues, J. Dura, C.F. Majkrzak, and Ivan K. Schuller,
Phys. Rev. Lett. 86, 4394 (2001).
30. S.P. Pogossian, D. Spenato, D.T. Dekadjevi, and J. Ben
Youssef, Phys. Rev. B73, 174414 (2006).
Îáìåííàÿ àíèçîòðîïèÿ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ ïëåíêàõ FeNi/FeMn c àñèììåòðèåé ïåòëè ãèñòåðåçèñà
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11 1269
31. S.S.P. Parkin, V.R. Deline, R.O. Hilleke, and G.P. Fel-
cher, Phys. Rev. B42, 10583 (1990).
32. J.-V. Kim, R.L. Stamps, B.V. McGrath, and R.E. Camley,
Phys. Rev. B61, 8888 (2000).
33. T. Mewes, B. Hillebrands, and R.L. Stamps, Phys. Rev.
B68, 184418 (2003).
Exchange anisotropy of FeNi/FeMn
polycrystalline films with asymmetric hysteresis
loop
D.N. Merenkov, A.N. Bludov, S.L. Gnatchenko,
M. Baran, R. Szymczak, and V.A. Novosad
The process of magnetization reversal of a po-
lycrystalline FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å) film prepared
in magnetic field is investigated in a temperature
interval 25–300 K. The external field in the film
plane is directed along the easy or hard axis of the
ferromagnetic layer. The magnetization reversal in
the film along the easy axis causes a strong asym-
metry of the hysteresis loop in addition to the ex-
change bias. As the temperature is lowered, the
asymmetry becomes more distinct and the bias in-
creases. When the external field is applied along
the hard axis, the field dependence of the film mag-
netization are symmetric and non-biased. Magneti-
zation reversal is considered within the model al-
lowing for the high-order exchange anisotropy in
polycrystalline films. It is shown that the observed
strong asymmetry of the hysteresis loop is related
to the formation of an angular phase and to the exi-
stence of a metastable state. The lowering of the
film tempereture leads to the extension of the field
interval of the angular phase, which occurs due to
increase in the constants of exchange anisotropy.
PACS: 75.70.Cn Interfacial magnetic properties;
75.60.Ej Magnetization curves, hystere-
sis, Barkhausen and related effects;
75.30.Et Exchange and superexchange in-
teractions;
75.30.Gw Magnetic anisotropy.
Keywords: exchange anisotropy, asymmetry of
hysteresis loop, magnetization reversal, angular
phase.
1270 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 11
Ä.Í. Meðåíêîâ è äð.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7719 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0132-6414 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:29:52Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Meренков, Д.Н. Блудов, А.Н. Гнатченкo, С.Л. Baran, M. Szymczak, R. Новосад, В.A. 2010-04-08T12:21:06Z 2010-04-08T12:21:06Z 2007 Обменная анизотропия в поликристаллических пленках FeNi/FeMn с асимметрией петли гистерезиса / Д.Н. Меренков, А.Н. Блудов, С.Л. Гнатченко, M. Baran, R. Szymczak, В.А. Новосад // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 11. — С. 1260-1270. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 75.70.Cn; 75.60.Ej; 75.30.Et; 75.30.Gw https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7719 Процесс перемагничивания изготовленной в магнитном поле поликристаллической пленки FeNi(50 Е)/FeMn(50 Е) исследован в области температур от 25 до 300 К. Внешнее поле было направлено в плоскости пленки вдоль легкой или трудной оси ферромагнитного слоя. При перемагничивании пленки вдоль легкой оси наряду с обменным смещением наблюдается сильная асимметрия петли гистерезиса. При понижении температуры асимметрия становится более выраженной, смещение увеличивается. Полевые зависимости намагниченности пленки при приложении внешнего поля вдоль трудной оси симметричны и не смещены. Процесс перемагничивания рассмотрен в рамках модели, учитывающей проявление обменной анизотропии высоких порядков в поликристаллических пленках. Показано, что наблюдаемая сильная асимметрия петли гистерезиса связана с формированием угловой фазы и существованием метастабильного состояния. Понижение температуры пленки приводит к расширению интервала полей, в котором угловая фаза может существовать, вследствие увеличения констант обменной анизотропии. Процес перемагнічування виготовленої у магнітному полі полікристалічної плівки FeNi(50 Е)/FeMn(50 Е) досліджено в області температур від 25 до 300 К. Зовнішнє поле було спрямовано у площині плівки уздовж легкої або важкої осі феромагнітного шару. При перемагнічуванні плівки уздовж легкої осі поряд з обмiнним зміщенням спостерігається сильна асиметрія петлі гістерезису. При зниженні температури асиметрія стає більш вираженою, зміщення збільшується. Польові залежності намагніченості плівки при прикладанні зовнішнього поля уздовж важкої осі симетричні та не зміщені. Процес перемагнічування розглянуто у рамках моделі, що враховує прояв обмінної анізотропії високих порядків у полікристалічних плівках. Показано, що сильна асиметрія петлі гістерезису, яка спостерігається, пов’язана із формуванням кутової фази та існуванням метастабільного стану. Зниження температури плівки призводить до розширення інтервалу полів, у якому кутова фаза може існувати, внаслідок збільшення констант обмінної анізотропії. The process of magnetization reversal of a polycrystalline FeNi(50 Å)/FeMn(50 Å) film prepared in magnetic field is investigated in a temperature interval 25–300 K. The external field in the film plane is directed along the easy or hard axis of the ferromagnetic layer. The magnetization reversal in the film along the easy axis causes a strong asymmetry of the hysteresis loop in addition to the exchange bias. As the temperature is lowered, the asymmetry becomes more distinct and the bias increases. When the external field is applied along the hard axis, the field dependence of the film magnetization are symmetric and non-biased. Magnetization reversal is considered within the model allowing for the high-order exchange anisotropy in polycrystalline films. It is shown that the observed strong asymmetry of the hysteresis loop is related to the formation of an angular phase and to the existence of a metastable state. The lowering of the film tempereture leads to the extension of the field interval of the angular phase, which occurs due to increase in the constants of exchange anisotropy. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Обменная анизотропия в поликристаллических пленках FeNi/FeMn c асимметрией петли гистерезиса Exchange anisotropy of FeNi/FeMn polycrystalline films with asymmetric hysteresis loop Article published earlier |
| spellingShingle | Обменная анизотропия в поликристаллических пленках FeNi/FeMn c асимметрией петли гистерезиса Meренков, Д.Н. Блудов, А.Н. Гнатченкo, С.Л. Baran, M. Szymczak, R. Новосад, В.A. |
| title | Обменная анизотропия в поликристаллических пленках FeNi/FeMn c асимметрией петли гистерезиса |
| title_alt | Exchange anisotropy of FeNi/FeMn polycrystalline films with asymmetric hysteresis loop |
| title_full | Обменная анизотропия в поликристаллических пленках FeNi/FeMn c асимметрией петли гистерезиса |
| title_fullStr | Обменная анизотропия в поликристаллических пленках FeNi/FeMn c асимметрией петли гистерезиса |
| title_full_unstemmed | Обменная анизотропия в поликристаллических пленках FeNi/FeMn c асимметрией петли гистерезиса |
| title_short | Обменная анизотропия в поликристаллических пленках FeNi/FeMn c асимметрией петли гистерезиса |
| title_sort | обменная анизотропия в поликристаллических пленках feni/femn c асимметрией петли гистерезиса |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7719 |
| work_keys_str_mv | AT merenkovdn obmennaâanizotropiâvpolikristalličeskihplenkahfenifemncasimmetrieipetligisterezisa AT bludovan obmennaâanizotropiâvpolikristalličeskihplenkahfenifemncasimmetrieipetligisterezisa AT gnatčenkosl obmennaâanizotropiâvpolikristalličeskihplenkahfenifemncasimmetrieipetligisterezisa AT baranm obmennaâanizotropiâvpolikristalličeskihplenkahfenifemncasimmetrieipetligisterezisa AT szymczakr obmennaâanizotropiâvpolikristalličeskihplenkahfenifemncasimmetrieipetligisterezisa AT novosadva obmennaâanizotropiâvpolikristalličeskihplenkahfenifemncasimmetrieipetligisterezisa AT merenkovdn exchangeanisotropyoffenifemnpolycrystallinefilmswithasymmetrichysteresisloop AT bludovan exchangeanisotropyoffenifemnpolycrystallinefilmswithasymmetrichysteresisloop AT gnatčenkosl exchangeanisotropyoffenifemnpolycrystallinefilmswithasymmetrichysteresisloop AT baranm exchangeanisotropyoffenifemnpolycrystallinefilmswithasymmetrichysteresisloop AT szymczakr exchangeanisotropyoffenifemnpolycrystallinefilmswithasymmetrichysteresisloop AT novosadva exchangeanisotropyoffenifemnpolycrystallinefilmswithasymmetrichysteresisloop |