Влияние слабой адсорбции на процессы перемагничивания аморфных ферромагнетиков (1102608), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Moscow. 1999», «the 3-rd EuropeanConference on Magnetic Sensors & Actuators. Dresden. Germany. 2000», «19th European Conference on Surface Science. Madrid. Spain. 2000», «НовыеМагнитные Материалы Микроэлектроники. Москва. 2000», «НовыеМагнитные Материалы Микроэлектроники. Москва. 2002», «НовыеМагнитные Материалы Микроэлектроники. Москва. 2004»)Основное содержание работы изложено в 7 статьях в отечественных изарубежных журналах («Surface Science», «Sensors and Actuators», «ЖТФ»,«Письма в ЖЭТФ», «Вестник Московского университета. Серия 3. Физика.Астрономия»).Список печатных работ приведен в конце автореферата.Структура и объем работыДиссертация состоит из введения, трех глав, выводов и спискацитируемой литературы.
Полный объем работы 128 страниц, включая 40рисунков. Библиография содержит 143 наименования.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВовведениисформулированыобоснованацельработы,актуальностьнаучнаятемыновизнаидиссертации,практическаязначимость результатов исследований; перечислены основные положения,выносимые на защиту.Первая глава диссертационной работы носит обзорный характер. Вней представлены основные сведения относительно доменных границ (ДГ)в ферромагнитных материалах: рассматривается их структура в объеме ина поверхности, приводятся основные сведения о динамике доменных8границ в ферромагнитных материалах.
Дается краткий обзор современногосостояния аморфных магнитомягких ферромагнитных материалов: ихотличительных магнитных характеристик и структурных особенностей,технологическихаспектовприготовлениямагнитомягкихаморфныхматериалов с заданными магнитными свойствами. Значительная частьобзора посвящена анализу имеющихся на сегодняшний день данных овзаимосвязи адсорбционных и магнитных свойств ферромагнитныхматериалов.Приведенысовременныепредставленияореальнойповерхности. Под термином реальная поверхность твердого телаподразумеваютегоконтактирующуюсатмосферойсвободнуюповерхность, не подвергавшуюся специальной очистке.
Важно отметить,что в этих условиях все активные центры поверхности занятыхемосорбированнымимолекулами,иобразованияновыхпрочныххимических связей с молекулами из атмосферы не происходит. Нареальной поверхности обычно присутствует пленка оксида, который всвоюочередьгидратирован,т.е.содержитвсвоемсоставекоординационно-сорбированные молекулы воды и гидроксильные группы.Большое внимание уделено современному пониманию механизмовадсорбции на реальных поверхностях переходных металлов и их оксидах.Анализируются экспериментальные и теоретические данные влиянияразличных типов адсорбции на магнитные свойства ферромагнитныхматериалов.Вторая глава посвящена экспериментальной методике.
Приведеноописаниеиспользуемоговработемагнитооптическогомикромагнетометра; изложена схема вакуумной системы, которая быларазработана специально для осуществления поставленной задачи ипозволяетпроводитьмагнитооптические9измеренияобразцов,находящихся в условиях вакуума или контролируемых газовых сред.Подробно описана модуляционная методика наблюдения доменных границна поверхности образцов. Проанализированы погрешности эксперимента.Также во второй главе рассматриваются основные характеристикиисследованных образцов – аморфных ферромагнитных лент составаFe76,5Cu1Nb3Si13,5B6 .Охарактеризованыособенноститермовременнойобработки расплава – технологического этапа приготовления образцов,играющего определяющую роль в формировании высоких магнитомягкиххарактеристикобразцов.Приведеныосновныехарактеристикиисследованных материалов, в том числе наличие одиночной 180-градуснойДГ с низким коэрцитивным полем (порядка 1 А/м) и большой шириной наповерхности (около 7 мкм).
Показано, что выбранные аморфныеферромагнитные образцы и методика измерений отвечают условиямпоставленной задачи.Третья глава посвящена описанию результатов экспериментов поисследованию колебаний 180° ДГ в объеме и на поверхности образцоваморфного магнитомягкого ферромагнетика состава Fe76,5Cu1Nb3Si13,5B6 ввакууме и атмосфере паров воды, метилового и гептилового спиртов прикомнатнойтемпературе.Нарис.1представленызависимостиотносительной амплитуды колебаний ДГ ∆ /∆0 от частоты внешнегомагнитного поля в условиях адсорбции молекул воды. Кривая 1соответствует давлениям паров воды от 10-3 до 400 Па и характеризуетсярелаксационной частотой fr = 10 кГц.
Увеличение давления паров воды вячейке приводит к существенному уменьшению релаксационной частоты(кривые 2 – 5), которое наблюдается в интервале давлений паров воды от0,4 кПа до 1,3 кПа (см. рис. 2).10Рис. 1.Зависимости относительнойамплитуды колебаний ДГ наповерхности образцов дляразличныхдавленийпаровводы: (1) 10-3 – 400 Па, (2)800 Па, (3) 1000 Па, (4) 1200Па, (5) 1900 Па.Рис. 2.Зависимость релаксационнойчастоты колебаний ДГ наповерхностиобразцовотдавления паров воды в ячейкес образцом.Рис. 3.Зависимость амплитудыколебаний ДГ наповерхности образцов отчастоты магнитного поля: ввакууме (1) и при адсорбцииметилового спирта сдавлением р = 10 кПа (2).11Эксперимент по изучению влияния адсорбции метилового спиртапроводился аналогичным образом. Релаксационная частота доменнойграницы на поверхности исходного аморфного ферромагнетика в вакуумесоставила 13,5 кГц; напуск паров метилового спирта с давлением порядка10 кПа привел к уменьшению релаксационной частоты до 2,6 кГц, т.е.примерно в 5 раз (см.
рис. 3).Исследование, проведенное индукционным методом, показало, чтоамплитуда колебаний ДГ в объеме образцов в диапазоне частот 20 Гц –20 кГц остается постоянной и не зависит от газовой среды, в которойнаходится образец.Обнаруженные эффекты полностью обратимы: вакуумированиеячейкисобразцомприкомнатнойтемпературеприводитквосстановлению первоначальной зависимости ∆ (f).Помимо уменьшения релаксационной частоты колебаний ДГ наповерхности аморфных лент, с ростом давления паров воды и метиловогоспирта в ячейке с образцом наблюдался обратимый эффект уменьшенияамплитуды колебаний ДГ при очень малой частоте внешнего магнитногополя (см. рис. 4, 5), что в нашем случае эквивалентно уменьшениюстатической начальной магнитной восприимчивости всего образца.
Этозаключениебылоподтвержденопрямымиизмерениямисмещенияположения доменной границы в постоянном поле под влиянием адсорбциимолекул воды и метилового спирта.Напуск паров гептилового спирта (С7Н15ОН) в ячейку с образцом приразличных давлениях вплоть до давления насыщенных паров прикомнатной температуре не приводил к изменению амплитуды колебанийДГ на поверхности при частотах перемагничивающего поля в диапазоне20 Гц – 20 кГц. Однако напуск паров метилового спирта в ячейку с12Рис. 4.ЗависимостьколебанийамплитудыДГприперемагничиваниячастоте80 Гциамплитуде 80 А/м от давленияпаров воды в ячейке с образцом.Рис.
5.Зависимостьотносительнойамплитуды колебаний ДГ наповерхностиаморфногоферромагнетика от давленияпаровметиловогоспиртавячейке с образцом. Амплитудамагнитногополя–300 А/м,частота – 270 Гц.образцом после того, как из нее был откачан гептиловый спирт, не влиялна магнитные свойства аморфного ферромагнетика.Таким образом, оказалось, что адсорбция молекул гептиловогоспирта приводит к неожиданному результату: адсорбированные молекулыС7Н15ОН сами не изменяют магнитных свойств образца, но блокируютдействие на эти свойства молекул СН3ОН.Также в третьей главе построена модель, объясняющая наблюдаемыевнастоящейработеразрушению слабыхэффекты,соответствующиеводородных связеймеждуобразованиюиадсорбированнымимолекулами и гидратным покрытием реальной поверхности образца.Предполагается, что на поверхности образца существуют микропоры13размером ~ 20 Å, которые при адсорбции заполняются молекулами водыили метилового спирта, образующими в них жидкую фазу.
Благодаряповерхностному натяжению в микропорах возникают микродефекты.Релаксационная частота ДГ характеризует величину силы эффективноготрения,действующуюнадвижущуюсяДГ.ДвижущаясяДГвзаимодействует с флуктуациями плотности микродефектов, что ивызываетуменьшениечастотырелаксацииДГ.Возникающиемикродефекты также вызывают возникновение поверхностной магнитнойанизотропии в аморфном ферромагнетике. Если легкая ось поверхностноймагнитной анизотропии ориентирована перпендикулярно поверхности, тоэто в свою очередь приведет к появлению нормальной составляющейнамагниченности на поверхности образца, причем знаки нормальнойсоставляющейнамагниченностивдоменахбудутразнымии,следовательно, будут иметь разные знаки эффективные магнитные зарядына поверхности.
Возникающее магнитное поле рассеяния увеличитэффективную возвращающую силу, действующую на ДГ при ее смещениииз положения равновесия в магнитном поле. Следовательно, статическаяначальнаямагнитнаявосприимчивостьобразцауменьшится.Принципиально иное поведение образцов при адсорбции гептиловогоспирта объясняется тем, что размер его молекул в несколько разпревышает размеры молекул метилового спирта и воды, что не позволяетгептиловому спирту адсорбироваться в микропорах с образованиемжидкой фазы, и не появляется механическое напряжение за счетповерхностногонатяжениявогнутойповерхностижидкости.Следовательно, не возникают и поверхностные магнитные микродефекты.В заключении сформулированы основные результаты, полученные входе выполнения настоящей диссертационной работы:1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
