Диссертация (1102846), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Подробно результаты исследования магнитныхсвойств данных микропроводов описаны в Главе 3, пункте 3.3, и результаты, полученные приисследовании динамики движения доменной границы данных микропроводов – в Главе 5,пункте 5.2.Для проведения исследования динамики движения доменной границы в присутствиивнешних механических напряжений к микропроводам с приобретенной вследствие отжигамагнитной бистабильностью прикладывались растягивающие напряжения в диапазоне от 5 до45 МПа во время измерения полевой зависимости скорости движения доменной границы.Результаты исследования показали, что температура отжига имеет значительное влияниена поведение полевых зависимостей скорости движения доменной границы. При температуреотжига 300℃ и различных других параметрах (длительность и наличие внешних напряжений),наблюдаемые тенденции в изменении динамики движения доменной границы совпадали с теми,что описаны в литературе: скорость движения доменной границы уменьшается.
Однакоувеличение температуры отжига до 350℃ и, как следствие, увеличение начальной скоростидвижения доменной границы приводит к обратным результатам. На рисунке 5.21 представленыдва графика полевых зависимостей скорости движения доменной границы при различныхвеличинах механических напряжений, прикладываемых во время измерения к микропроводам,отожженным при 350℃.На рисунке 5.21 видно, что кривые полевых зависимостей расположены друг над другомдля разных величин приложенных во время измерения напряжений, причем вышерасполагаются кривые, соответствующие большей величине механических напряжений.
Такжеможно отметить сокращение диапазона значений магнитного поля, в котором реализуется114перемагничивание микропровода посредством движения одной доменной границы, приувеличении внешних нагрузок.Рис.5.21 Полевые зависимости скорости движения доменной границы при различныхвеличинах механических напряжений, прикладываемых во время измерения к микропроводусостава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3, отожженному при температуре 350℃ и а) приложениидополнительных механических напряжений величины 125 МПа в течение 60 минут, б)приложении дополнительных механических напряжений величины 250 МПа в течение 5 минут.Для наиболее наглядной оценки изменений в динамике движения доменной границы,происходящих при наличии внешних механических напряжений, на рисунке 5.22 представленытри графика: зависимости начальной скорости движения доменной границы, скорости прификсированном значении магнитного поля и подвижности от величины прикладываемых вовремя измерений механических напряжений.
Величины магнитного поля, для которых указанызначения скорости движения доменной границы на рисунке 5.22б обозначена на самом графике.Рис.5.22 Зависимость параметров движения доменной границы от величины приложенных вовремя измерения напряжений для микропроводов состава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3, отожженныхпри 350℃ в течение 60 и 5 минут с приложенными 125 и 250 МПа, соответственно:115а) начальная скорость движения доменной границы, б) скорость движения доменной границыпри фиксированной величине приложенного магнитного поля, в) подвижности доменнойграницы.Как видно из рисунка 5.22, увеличение приложенных во время перемагничиваниянапряжений способствует увеличению, как начальной скорости движения доменной границы,так и подвижности доменной границы.
Так, напряжения величиной 35-45 МПа приперемагничивании увеличивает подвижность доменной границы в 2 раза и ее скорость в~1,5 раз.Таким образом, проведенные исследования показали, что в случае микропроводов сприобретенной вследствие отжига при температуре 350℃ бистабильностью, присутствиевнешних механических напряжений при перемагничивании может увеличивать скоростьдвижения доменной границы.5.4 Влияние длительного времени релаксации микропровода при комнатнойтемпературе на стабильность динамики движения доменной границыИсследования влияния отжига на динамику движения доменной границы, результатыкоторых приведены в двух предыдущих пунктах, показали, что отжиг является оченьэффективнымметодомдляуправлениядинамикойдвижениядоменнойграницывмикропроводах.
Отжиг может увеличить скорость движения доменной границы до 1,6 раз, взначительном диапазоне изменять поле переключения и начальную скорость. Все это делаетмикропровода очень многообещающими кандидатами для разработки на основе процессовперемагничивания в них новых приложений памяти, логических устройств и системкодирования. Помимо высокой производительности и быстродействия, другим не менееважным параметром при разработки новых устройств является их стабильность.В микропроводах, процесс изготовления которых основан на вытягивании из жидкогорасплава и закалки, и вследствие такого метода изготовления появившихся внутреннихмеханических напряжений, процесс перераспределения внутренних напряжений протекаетпостоянно до установления состояния равновесия.
При комнатной температуре, процессперераспределения внутренних напряжений занимает годы, и изменения в динамике движениядоменной границы небольшой срок незначительны. Однако из-за повышения температуры впроцессетермообработки,релаксациянапряженийпротекаетбыстрее.Изменения,произошедшие вследствие отжига, особенно в процессе остывания, могут повлиять надальнейший процесс перераспределения напряжений в микропроводе. В особенности, этоможет быть важным, если в процессе отжига изменился знак коэффициента магнитострикции,116а, следовательно, и упругие свойства при приложении магнитного поля. Именно поэтому важноисследовать стабильность динамики движения доменной границы со временем.Данноеисследованиепроводилосьнадвухмикропроводах,отожженныхпритемпературе 300℃ [124, 125, 137, 138, 139]. Металлические жилы обоих микропроводов быливыполнены из сплава на основе FeCoNi, то есть имени околонулевой коэффициентмагнитострикции.
Однако, один из микропроводов был изначально бистабильным (до отжига),а второй приобрел магнитную бистабильность вследствие отжига. Полевые зависимостидвижения доменной границы были исследованы сразу после термической обработки, и один годи полгода спустя, соответственно. Полученные результаты представлены на рисунке 5.23.Рис.5.23 Полевые зависимости скорости движения доменной границы, измеренные сразу послеотжига и спустя: а) полгода для микропровода с приобретенной бистабильностью составаCo68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3, б) один год для изначально бистабильного микропровода составаCo56.8Fe6.2Ni10B16Si11.Подвижность доменной границы микропровода с приобретенной бистабильностьюсостава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3 за полгода увеличилась с 20,7 до 26 м2/сА.
Это приводит кувеличению скорости движения доменной границы в диапазоне полей от 30 до 56 А/м. Азначит, релаксация оставшихся после отжига механических напряжений внутри микропроводатакова, что ведет к уменьшению анизотропии. Подвижность доменной границы изначальнобистабильного микропровода, напротив, уменьшается по прошествии одного года с 5,2 до4,8 м2/сА, снижая тем самым и скорость движения доменной границы. Можно предположить,что это связано с тем, что в случае изначально бистабильного микропровода релаксациянапряжений, происходящая со временем, ведет к увеличению коэффициента магнитострикции,что оказывает определяющую роль в изменениях в динамике движения доменной границы.Кроме того, разницу в изменениях в динамике движения доменной границы, происходящих со117временем можно связать и с различием типа доменной структуры на периферии микропровода:радиальной для изначально бистабильного микропровода и циркулярной для микропровода сприобретенной магнитной бистабильностью.Однако, стоит отметить, что в обоих случаях релаксация напряжений ведет куменьшениюполяпереключениямикропровода,темсамымувеличиваядиапазон,перемагничивание микропровода в котором реализуется посредством распространения однойдоменной границы вдоль оси микропровода.Таким образом, исследование временной стабильности динамики движения доменнойграницы отожженных микропроводов показало, что микропровода с приобретенной вследствиеотжига магнитной бистабильностью могут быть более перспективными с точки зренияреализации на их основе приложений, так как со временем скорость движения доменнойграницы в таких микропроводах не падает, а наоборот, возрастает.5.5 Основные результаты и выводы1.
В случае микропроводов из сплавов на основе Fe с большим положительнымкоэффициентом магнитострикции термообработка ведет к увеличению подвижностидоменной границы и скорости ее движения до 1,6 раз из-за релаксации внутреннихмеханических напряжений, которая играет определяющую роль несмотря на изменениявеличины коэффициента магнитострикции.2. Динамика движения доменной границы магнитно-бистабильных микропроводов изсплавов на основе FeCoNi с околонулевым коэффициентом магнитострикциичувствительна к абсолютному значению коэффициента магнитострикции.
Поэтому ростабсолютного значения магнитострикции вследствие отжига приводит к снижениюподвижности доменной границы и уменьшению ее скорости.3. Отжиг с приложенными растягивающими аксиальными напряжениями изначально небистабильного микропровода из сплава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3 с околонулевымотрицательным коэффициентом магнитострикции является эффективным способомуправления магнитными свойствами микропровода, и вследствие которого микропроводможет приобрести магнитную бистабильность, возникающую из-за смены знакакоэффициента магнитострикции на положительный:- увеличение температуры отжига с 300 до 350℃ приводит к увеличению скоростидвижения доменной границы микропроводов, отжигавшихся с дополнительнымимеханическими напряжениями, так и в случае обычного отжига без каких-либонапряжений за счет большей скорости релаксации внутренних напряжений;118- увеличение длительности отжига с 2 до 60 минут снижает подвижность доменнойграницы микропровода с приобретенной магнитной бистабильностью и увеличиваетполе переключения, что происходит из-за роста коэффициента магнитострикции;- приложение внешних механических растягивающих напряжений величиной 125 и250 МПа приводит к росту подвижности доменной границы микропровода сприобретенной магнитной бистабильностью и значительно снижает поле, необходимоедля перемагничивания бистабильного микропровода, что может быть объяснено ростомаксиальной анизотропии с одновременной релаксации радиальных и циркулярныхнапряжений.4.
Микропровода с приобретенной вследствие отжига магнитной бистабильностьюобладают бо́льшей подвижностью доменной границы, достигающей значения 129,4м2/Ас, что до 6 раз выше, чем для изначально бистабильного микропровода по причинемалого (~10-7) коэффициента магнитострикции и меньших внутренних напряжений.5. В микропроводах с приобретенной вследствие отжига при температуре 350℃бистабильностью,присутствиевнешнихмеханическихнапряженийприперемагничивании может увеличивать скорость движения доменной границы.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
