Диссертация (1103577), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Обращает на себя внимание наличие ступенчатых петель гистерезиса для образцов [Fe(10Å)Co(7.8Å)Mo(16Å)]*100 и [Fe(10Å)Co(7.8Å)Mo(23Å)]*100, причем для последнего образца видны несколько скачков намагниченности.

П о кривым намагничивания и петлям гистерезиса исследуемых образцов, снятых при комнатной температуре, были определены величины спонтанной намагниченности Iso, и коэрцитивной силы Hc.. На рисунке 3.18 представлена зависимость спонтанной намагниченности от толщин слоев Mo. Наблюдается немонотонная зависимость спонтанной намагниченности от толщины молибдена осцилляционного типа с периодом 5Å.

Такого типа осцилляционное поведение наблюдалось в работе [⁹⁰] c периодом 10 Å. Уменьшение периода осцилляций в МСР Fe/Co/Mo по сравнению с Fe/Mo может быть связано с увеличением эффективной массы носителей за счет возрастания их s-d гибридизации, а также за счет увеличения интенсивности прямого обмена ионов Со с делокализованными электронами. Сама природа этих осцилляций может быть обусловлена интерференционными эффектами электронных волн, приводящих к формированию «квантовых ям», а также осцилляционным характером интегралов косвенного обменного взаимодействия по типу РККИ между ферромагнитными слоями посредством делокализованных электронов немагнитных слоев.

Исследование обменных взаимодействий между ферромагнитными (ФМ) слоями разделенными немагнитным (НМ) слоем (спейсером) показали, что они носят осцилляционный характер в зависимости от толщины спейсера [⁹¹][⁹²] с коротким периодом ( 2 монослоя) и с большим периодом ( 10 монослоев). Такое осциллирующие поведение для мультислоев типа ФМ/НМ/ФМ обычно объясняется взаимодействием типа Рудерман-Киттель-Косуйа-Иосида (РККИ). Впервые эта модель косвенного взаимодействия была применена Рудерманом и Кителем [⁹³] для объяснения наличия контактного взаимодействия между спином ядра и электронами проводимости со спином . Они предложили контактный потенциал в форме: для взаимодействия между спином в положении и спином электрона в положении . Затем эта форма потенциала была использована Косуйа и Иосида для описания взаимодействий между локализованными d и f электронами электронами проводимости при внедрении магнитоактивных атомов в немагнитную матрицу. Сущность этого взаимодействия заключается в том, что d-электроны локализованного магнитоактивного атома за счет внутриатомного обменного d-s взаимодействия поляризуют спины s-электронов. Электроны проводимости (s-электроны) магнитоактивного атома и немагнитной матрицы обобществлены и образуют поляризованный электронный газ зоны проводимости, который поляризует d-электроны ближайшего магнитоактивного атома. Таким образом формируется эффективное взаимодействие (косвенное обменное взаимодействие) между двумя магнитоактивными атомами со спинами и , гамильтониан которого выражается соотношением: , где интеграл косвенного обменного взаимодействия в одноэлектронном приближении определяется следующим образом: , где -функция Рудерман-Киттеля, - волновой вектор на уровне Ферми, , при осциллирует с периодом и затухает как для Ферми поверхности сферической формы. В общем случае период осцилляций определяется топографией Ферми поверхности и может приводить к длиннопериодическим осцилляциям обменного взаимодействия в зависимости от расстояния между локализованными спинами. Межслойное обменное взаимодействие типа РККИ для структуры ФМ1/НМ/ФМ2 будет сводиться к следующему: 1. Спиновая поляризация электронов проводимости атомов в слое ФМ1; 2. П оследовательное распространение спиновой поляризации через спейсер; 3. Взаимодействие спин поляризованного газа электронов проводимости с атомами в слое ФМ2. Конечно, следует учитывать и спин зависимое рассеяние электронов проводимости в интерфейсах, что будет приводить к изменению межслойного обменного взаимодействия.

Из измерений спонтанной намагниченности Iso можно видеть, что для образцов [Fe(10Å)Co(7.8Å)Mo(4,7Å)]*100, Fe(10Å)Co(7.8Å)Mo(12Å)]*100, [Fe(10Å)Co(7.8Å)Mo(16Å)]*100 значения Iso превышает величину таковой для массивного железа (Iso(Fe) = 1710Гс).

Н а рисунке 3.19 представлены зависимости коэрцитивных сил для различных образцов МСР, измеренных в разных геометриях, от толщины слоев молибдена. Из рисунка видно, что осцилляции величины коэрцитивной силы также имеют период порядка 5Å и находятся в фазе с осцилляциями спонтанной намагниченности. Как видно из рисунка величины коэрцитивной силы для некоторых образцов, измеренные перпендикулярно плоскости образца больше таковых, измеренных в плоскости более чем в пять раз. Это свидетельствует о большой величине константы магнитной анизотропии в этом направлении. Обращает также на себя внимание наличие перпендикулярной намагниченности (внешнее поле перпендикулярно плоскости образца) у МСР. Для образца с толщиной Mo 23 Å значение коэрцитивной силы в этом направлении равно 100 Э, что значительно больше величины Hc, измеренной в плоскости образца (10 Э). У некоторых образцов с толщинами t(Mo)=6Å, 14Å и 20Å при измерениях перпендикулярно плоскости образца наблюдается отсутствие петли гистерезиса и суперпарамагнитное поведение.

Из петель гистерезиса, измеренных в плоскости образцов параллельно и перпендикулянрно полю напыления были определены величины эффективной константы анизотропии K_eff. методом, предложенным в работе [⁹⁴]. Зависимости величин эффективной константы анизотропии, измеренных в плоскости и перпендикулярно плоскости образцов, от толщины молибдена представлены на рисунках 3.20 и 3.21. Максимальная величина K_eff в плоскости оказалась 6,6*10⁵ Эрг/см³ для МСР Fe(10Å)Co(7,8Å)Mo(12Å), что больше K_eff для массивного железа (K_eff(Fe) = 4.8*10⁵ Эрг/см³). K_eff , рассчитанная для направления перпендикулярно плоскости образца оказалась на два порядка больше, максимальное значение K_eff в в этом направлении оказалось 1,1*10⁷ Эрг/см³ для той же МСР Fe(10Å)Co(7,8Å)Mo(12Å), При сравнении зависимостей [K_eff.an.](t_Mo) и H_c(t_Mo) как в плоскости так и перпендикулярно плоскости видно, что они хорошо коррелируют между собой, что может говорить о наличии одноосной анизотропии.

3.3.3 Исследование магнитных свойств МСР Fe(10Å)Co(xÅ)Mo(12Å)]*100 (x=4, 6, 8, 10, 14, 16, 21, 24, 27, 30, 33, 36) и Fe(xÅ)Co(21Å)Mo(12Å)]*100 (x=4, 8, 10, 14, 18, 21, 24,)

Были получены сверхрешетки Fe/Co/Mo c переменными величинами толщин Fe и Co при постоянной толщине слоев Fe и Мо в первой серии образцов и постоянной толщине слоев Co и Мо во второй серии образцов с целью выяснения их влияния на магнитные свойства МСР. Толщина слоя Mo для этих серий 12Å, так как образец [Fe(10Å)Co(7.8Å)Mo(12Å)]*100 из первой серии с переменной толщиной слоев Мо показал наибольшие значения Is и Hc в плоскости образца. Значение Hc, измеренное перпендикулярно плоскости для этого образца также большое.

На рис 3.22-3.30 представлены соответствующие кривые намагничивания и петли гистерезиса сверхрешеток из серии Fe/Co/Mo с переменными толщинами слоев Co, измеренные при комнатной температуре .

Р ис3.22(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(10Å)Co(4Å)Mo(12Å)]*100	Р ис3.22(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(10Å)Co(4Å)Mo(12Å)]*100
Р ис3.23(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(10Å)Co(6Å)Mo(12Å)]*100	Р ис3.23(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(10Å)Co(6Å)Mo(12Å)]*100
Р ис3.24(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(10Å)Co(8Å)Mo(12Å)]*100	Р ис3.24(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(10Å)Co(8Å)Mo(12Å)]*100
Р ис3.25 Кривые намагничивания МСР [Fe(10Å)Co(10Å)Mo(12Å)]*100	Рис3.26 Кривые намагничивания МСР [Fe(10Å)Co(14Å)Mo(12Å)]*100
Р ис3.27(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(10Å)Co(16Å)Mo(12Å)]*100	Р ис3.27(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(10Å)Co(16Å)Mo(12Å)]*100
Р ис3.28(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(10Å)Co(18Å)Mo(12Å)]*100	Р ис3.28(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(10Å)Co(18Å)Mo(12Å)]*100
Рис3.29(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(10Å)Co(21Å)Mo(12Å)]*100	Рис3.29(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(10Å)Co(21Å)Mo(12Å)]*100
Р ис3.30(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(10Å)Co(24Å)Mo(12Å)]*100	Р ис3.30(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(10Å)Co(24Å)Mo(12Å)]*100
Р ис3.31(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(10Å)Co(27Å)Mo(12Å)]*100	Р ис3.31(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(10Å)Co(27Å)Mo(12Å)]*100
Р ис3.32(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(10Å)Co(33Å)Mo(12Å)]*100	Р ис3.32(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(10Å)Co(33Å)Mo(12Å)]*100
Р ис3.33(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(10Å)Co(36Å)Mo(12Å)]*100	Р ис3.33(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(10Å)Co(36Å)Mo(12Å)]*100

Обращает на себя внимание:

1. Разнообразие форм петель гистерезиса указанных образцов (перетянутые, вытянутые с малой величиной Iso и Ir, с большой и малой величиной прямоугольности)

2. В большинстве случаев намагничивание происходит легче поперек поля напыления, т. е. это направление является легкой осью в плоскости образца. Также есть образцы, где ось легкого намагничивания направлена вдоль поля напыления, например для [Fe(10 Å)Co(27 Å)Mo(12Å)]*100 и [Fe(10 Å)Co(33 Å)Mo(12Å)]*100

Характеристики

Список файлов диссертации