Диссертация (1103577), страница 14

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

Текст из файла (страница 14)

в) с большой и малой величиной прямоугольности =(05-0,95)

Обращает также на себя внимание то обстоятельство, что в области внешних магнитных полей H> (область парапроцесса) наблюдается практически линейный рост намагниченности в плоскости МСР с большими величинами дифференциальной восприимчивости (до 0,048 для tFe=21 Å): При измерениях перпендикулярно плоскости образцов величины дифференциальной восприимчивости оказываются значительно большими (до 0,28 для tFe=18 Å).

Следует отметить также, что величины намагниченности, измеренные перпендикулярно плоскости образцов при H> значительно меньше таковых в плоскости образцов при одних и тех же величинах внешних магнитных полей. Величина намагниченности обусловлена спиновыми и орбитальными моментами атомов компонент, и, поскольку, существует анизотропия орбитальных моментов, намагниченность в плоскости и перпендикулярно плоскости образца может отличаться. [⁹⁹],[¹⁰⁰].

По кривым намагничивания и петлям гистерезиса исследуемых образцов, снятых при комнатной температуре, были определены величины спонтанной намагниченности Iso в плоскости образцов и коэрцитивной силы. На рис.3.45-3.47 Представлены соответствующие функциональные з ависимости этих величин от толщин слоев Fe. На кривых Iso(t) наблюдются немонотонные зависимости спонтанной намагниченности осцилляционного типа с периодом 5Å, которые могут быть обусловлены интерференционными эффектами делокализованных электронов в спейсере. Из рисунка 3.45 можно видеть, что практически для всех МСР образцов [Fe(xÅ)Co(21Å)Mo(12Å)]*100 значения спонтанной намагниченности в плоскости превышают величину таковой для массивного железа (Iso(Fe) = 1710Гс при комнатной температуре). Следует отметить, что величины спонтанной намагниченности Iso с увеличением толщины слоев Fe возрастают, сохраняя осцилляционную зависимость и для образцов с t(Fe)=18Å и t(Fe)=21Å достигают величин ~4600 Гс. На рис 3.46 и 3.47 представлены зависимости Hc от толщины слоев Fe, измеренные в плоскости и перпендикулярно плости образцов.

О бращают на себя внимание большие значения Hc у многих образцов МСР из серии с переменной толщиной слоев Со при измерении перпендикулярно плоскости образца, достигающие 370Э для образца [Fe(18)Co(21)Mo(12)]*100, что на порядок больше значений Hc, измеренных в плоскости образца. Из петель гистерезиса, измеренных в плоскости образцов параллельно и перпендикулярно полю напыления были определены величины эффективной константы анизотропии K_eff. На рис 3.48 представлена зависимость K_eff в плоскости oт толщины слоев Fe. Из рисунка видно, что зависимость носит немонотонный характер и не коррелирует с зависимостью Hc в плоскости, что говорит о неодноосном характере анизотропии. Максимальная величина K_eff в плоскости оказалась 15*10⁵ Эрг/см³ для МСР [Fe(18Å)Co(21Å)Mo(12Å)]*100, 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 7,3*10⁷ Эрг/см³ для МСР [Fe(18Å)Co(21Å)Mo(12Å)]*100.

Во всех трех сериях образцов МСР Fe/Co/Mo получены образцы с большой величиной Iso, достигающей для МСР [Fe(18Å)Co(21Å)Mo(12Å)]*100 4600Гс (для массивного железа (Iso(Fe) = 1710Гс при комнатной температуре). Такие большие величины спонтанной намагниченности для МСР могут быть объяснены тем, что:

1. В методике напыления пленок при катодном разряде с осциллирующими электронами при небольших напряжениях на катоде с него летят кластеры с небольшим количеством атомов, для которых μ больше, чем для массивного железа (2,2 μб).

2. Спиновые магнитные моменты атомов Fe в поверхностных слоях интерфейсов оказывается большим, чем в массивном железе, вследствие уменьшения плотности состояний на уровне Ef-N(Ef) для спинов, направленных вниз за счет уменьшения координационного числа для атомов поверхности, и они могут достигать 2,99 μб.[¹⁰¹].

3. В поверхностных слоях интерфейсов и кластеров происходит «размораживание» орбитальных магнитных моментов и растет их вклад в суммарный магнитный момент атомов Fe:

4. А также существованием ферромагнитного порядка в кластерах Mo [¹⁰²] с малым количеством атомов.

3.3.4 Исследование магнитных свойств МСР [Fe(xÅ)Mo(12Å)Co(21Å)]*100 (x=12,14,16,18,21).

С целью выяснения влияния порядка напыления с катодов были получены МСР [Fe(xÅ)Mo(12Å)Co(21Å)]*100 (x=12,14,16,18,21), которые отличаются от ранее исследованных МСР порядком напыления с катодов. На рис 3.49-3.53 представлены соответствующие кривые намагничивания и петли гистерезиса сверхрешеток из серии Fe/Mo/Co с переменными толщинами слоев Fe. Формы петель гистерезиса и величины магнитных характеристик для образцов с одинаковым составом, но с разным порядком напыления отличаются. Это связано с тем, что на процессы намагничивания МСР большое влияние оказывает поверхностная анизотропия образующихся интерфейсов при напылении. Рассмотрим чередование образующихся слоев для двух изучаемых систем I – Fe/Co/Mo;II – Fe/Mo/Co, представленных в таблице 2.

Таблица 2

№	Система	Последовательность слоев
I	Fe/Co/Mo	Fe Co	Co Mo	Mo Fe
II	Fe/Mo/Co	Fe Mo	Mo Co	Co Fe

Рассмотрим также величины свободных энергий Гиббса для слюды (мусковит) и напыляемых компонент: [¹⁰³].

Отметим, что если γ напыляемого компонента меньше γ предыдущего напыленного компонента, то пленка напыляемого компонента растет слой за слоем (буква р в таблице), в противном случае происходит островковый рост (буква н в таблице).

Все это влияет как на форму петель гистерезиса, так и на величины , и . Как видно из рисунков для образцов из серии Fe/Co/Mo значения намагниченности значительно выше, чем для образцов из серии Fe/Mo/Co. Увеличение значения Iso может быть связано с преобладанием островкового роста и образованием более мелких кластеров, магнитный момент на атом которых выше, чем в больших кластерах [¹⁰⁴]

Рис3.49(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(12Å)Mo(12Å)Co(21Å)]*100	Рис3.49(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(12Å)Mo(12Å)Co(21Å)]*100
Рис3.50(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(14Å)Mo(12Å)Co(21Å)]*100	Рис3.50(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(14Å)Mo(12Å)Co(21Å)]*100
Рис3.51(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(16Å)Mo(12Å)Co(21Å)]*100	Рис3.51(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(16Å)Mo(12Å)Co(21Å)]*100
Рис3.52(а) Кривые намагничивания МСР [Fe(18Å)Mo(12Å)Co(21Å)]*100	Рис3.52(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(18Å)Mo(12Å)Co(21Å)]*100
Рис3.53(а) Кривые намагничивания МСР [ Fe(21Å)Mo(12Å)Co(21Å)]*100	Рис3.53(б) Петли гистерезиса МСР [Fe(21Å)Mo(12Å)Co(21Å)]*100

Т ак же как и в предыдущих сериях петли гистерезиса для МСР [Fe(xÅ)Mo(12Å)Co(21Å)]*100 (x=12,14,16,18,21) очень разнообразны. Кроме того, также наблюдается практически линейный рост намагниченности в больших полях (больше технического насыщения) как в плоскости образцов, так и перпендикулярно плоскости образцов.

По кривым намагничивания и петлям гистерезиса исследуемых образцов, снятых при комнатной температуре, были определены величины спонтанной намагниченности Iso в плоскости образцов и коэрцитивной силы. На рис.3.54 представлена зависимость спонтанной намагниченности в плоскости образцов для МСР Fe/Co/Mo и Fe/Mo/Co c переменной толщиной слоев Fe. Из рисунка видно, что для МСР Fe/Mo/Co значения намагниченности меньше чем для МСР Fe/Co/Mo, хотя состав образцов одинаков. Это может быть связано с тем, что в отличие от МСР Fe/Co/Mo в МСР Fe/Mo/Co преобладает послойный рост пленки, который может препятствовать кластеризации. Также в зависимости от последовательности напыляемых слоев может меняться размер и форма кластеров.

3.3.5 Исследование магнитных свойств МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(xÅ)]*100 (x=4,6,10,12,14,16,18,24)

Как уже отмечалось, первый напыляемый слой играет большую роль в дальнейшем формировании МСР. С целью выяснения влияния первого напыляемого слоя были получены МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(xÅ)]*100 (x=4,6,8,10,12,14,16,18,24)). На рис 3.57-3.62 представлены соответствующие кривые намагничивания и петли гистерезиса сверхрешеток из серии Mo/Co/Fe с переменными толщинами слоев Fe

Р ис3.57(а) Кривые намагничивания МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(6Å)]*100	Р ис3.57(б) Петли гистерезиса МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(6Å)]*100
Р ис3.58(а) Кривые намагничивания МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(10Å)]*100	Р ис3.58(б) Петли гистерезиса МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(10Å)]*100
Р ис3.59(а) Кривые намагничивания МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(12Å)]*100	Р ис3.59(б) Петли гистерезиса МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(12Å)]*100
Рис3.60(а) Кривые намагничивания МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(14Å)]*100	Рис3.60(б) Петли гистерезиса МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(14Å)]*100
Р ис3.61(а) Кривые намагничивания МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(16Å)]*100	Р ис3.61(б) Петли гистерезиса МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(16Å)]*100
Р ис3.62(а) Кривые намагничивания МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(18Å)]*100	Р ис3.62(б) Петли гистерезиса МСР [Mo(12Å)Co(21Å)Fe(18Å)]*100

Рассмотрение петель гистерезиса показывает, что также как и для предыдущих серий образцов процессы намагничивания в магнитных полях H> (где -поле технического насыщения) в плоскости образцов и перпендикулярно плоскости образцов происходят совершенно различно и величины намагниченности при одних и тех же полях оказываются резко отличающимися. Для многих образцов также различаются и величины коэрцитивной силы.

Характеристики

Список файлов диссертации