Автореферат (1103626)
Текст из файла
На правах рукописиРожновская Алиса АндреевнаМАГНИТООПТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВНИЗКОРАЗМЕРНЫХ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗАИ КОБАЛЬТАСпециальность 01.04.11 — физика магнитных явленийАвтореферат диссертациина соискание учёной степени кандидатафизико-математических наукМосква – 2017Работа выполнена на кафедре магнетизма физического факультета Федеральногогосударственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования«Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова».Научный руководитель:Елена Евгеньевна Шалыгина,доктор физико-математических наук, профессор, Федеральное государственноебюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московскийгосударственный университет имени М.В.Ломоносова», физический факультет,кафедра магнетизма, главный научный сотрудник.Официальные оппоненты:Рудой Юрий Григорьевич,доктор физико-математических наук, профессор, Федеральное государственноебюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российскийуниверситет дружбы народов» (РУДН), профессор кафедры теоретической физики имеханики.Юрасов Алексей Николаевич,доктор физико-математических наук, доцент, Федеральное государственноебюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московскийтехнологический университет» (МИРЭА), профессор кафедры наноэлектроникиФизико-технологического института МИРЭА.Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институтметаллургии и материаловедения имени А.А.
Байкова Российской академии наук(ИМЕТ РАН)Защита диссертации состоится «»2017 г. в 16 часов на заседанииДиссертационного совета Д 501.001.70 в Московском государственном университетеимени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинские горы, д.1,стр.35, конференц-зал Центра коллективного пользования.С диссертацией можно ознакомиться в Отделе диссертаций Научной библиотеки МГУимени М.В.Ломоносова (Ломоносовский пр., д. 27) и в сети Internet по адресуhttp://www.phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-001-70/.Автореферат разослан «__»2017 года.Ученый секретарь Диссертационного Совета Д 501.001.70кандидат физико-математических наук, доцентА.И.
ЕфимоваОбщая характеристика работыАктуальность темы. В конце прошлого столетия большинство исследований вобласти физики твердого тела было посвящено изучению наноразмерных объектов.При этом вставали очевидные вопросы: является ли физика и технология наноструктурособенной и существуют ли уникальные явления в объектах с размераминанометрового диапазона, которые не возникают в микромире. Оказалось, что ответына эти вопросы связаны с двумя явлениями: 1) нанометровые размеры сравнимы сдлиной волны электрона в твердом теле; 2) если электроны ограниченыпространственно размерами, сравнимыми с их длиной волны, то континуум связаннойобъемной энергии становится квантованным на дискретные квантовые состояния(Quantum Well States) [1].
Выполненные позже экспериментальные исследованияподтвердили возможность наблюдения в наноматериалах новых физических эффектов.Особое внимание при этом привлекали такие физические объекты, как ультратонкиемагнитные плёнки 3d-переходных металлов и полученные на их основетонкоплёночные магнитные системы (ТПМС), представляющие собой чередованиемагнитных и немагнитных слоёв субмикронной (нанометровой) толщины. Чтобыизбежать разночтения, отметим, что в научной литературе материалы безферромагнитного, антиферромагнитного и ферримагнитного упорядочения принятоназывать немагнитными (nonmagnetic).Указанные материалы остаются наиболее интересными объектамиисследования физики магнитных явлений.
Обусловлено это обнаружением в них такихявлений, как гигантское магнитосопротивление [2], антиферромагнитноевзаимодействие между магнитными слоями через немагнитный разделительный слой[3], осциллирующее обменное взаимодействие между ферромагнитными слоями(Fe, Co) через немагнитную металлическую (Cu, Ag, Au, Mo, Ta и др.)прослойку [4 - 5]. Эти физические явления предопределяют использование ТПМС вразличных устройствах микро- и наноэлектроники.Среди существующих различных типов ТПМС внимание исследователейпривлекают также тонкопленочные системы на основе магнитомягких пермаллоевыхFeNi пленок, которые широко применяются в тонкопленочных магнитных головках,датчиках магнитных полей, биологических сенсорах и т.д.
В случае магнитных ибиологических сенсоров, основанных на эффекте магнитного импеданса (МИ) [6 - 12],наиболее важными элементами в них являются тонкопленочные многослойныеструктуры, состоящие из магнитных и немагнитных слоев. В настоящее времяэкспериментально доказано, что для получения высокого значения МИ необходимасравнительно большая толщина магнитных пленок, tМ, в частности, пермаллоевых.Максимальное значение МИ при протекании через FeNi тонкопленочный образецпеременного тока высокой частоты (порядка 1 ГГц) было получено при его толщинепорядка 1 мкм во внешнем магнитном поле, сравнимом с полем анизотропии. Вместе стем установлено, что увеличение толщины пермаллоевой пленки приводит к3увеличению поля насыщения, HS, и коэрцитивной силы, HC [9].
Предполагалось, что вмногослойных системах с наличием в них магнитных FeNi и немагнитных слоев собщей толщиной образца меньше 1 мкм возможно уменьшение HS и HC, а такжеувеличение значения МИ.Наконец, было установлено, что тонкоплёночные магнитные системы могутпроявлять уникальные высокочастотные свойства. С этой точки зрения заслуживаливнимания многослойные структуры на основе FeN магнитных пленок, особенностькоторых состояла в том, что индукция насыщения этих сплавов выше, чем в чистыхпленках железа (порядка 2.8 – 3 Тл вместо 2.2 Тл) [13-14], а добавление азота в этихсплавах сдвигает частоту ферромагнитного резонанса к более высоким значениям [15].Результаты ранее проведенных исследований ультратонких пленок имногослойных систем позволили решить ряд проблем физики магнитных явлений.
Вчастности, существенно расширились представления о влиянии границы разделамежду магнитной пленкой и подложкой, а также между магнитными и немагнитнымислоями на формирование кинетических, магнитных и магнитооптических свойствтонкопленочных магнитных структур. Изучено влияние микроструктуры подложки(морфологии ее поверхности и ориентации кристаллографических осей зерен) намагнитные свойства тонких пленок.
Вместе с тем на начало проводимых в даннойдиссертационнойработеисследованийособоговниманиязаслуживалоэкспериментальное изучение влияния толщины и состава магнитных и немагнитныхслоев (МС и НМС) на магнитные и магнитооптические свойства тонкопленочныхмагнитных систем. Проведение этих исследований способствовало решению такихфундаментальных задач физики магнитных явлений, как изучение влияниянемагнитных слоев между магнитными слоями (или магнитной пленкой и подложкой),а также обменного взаимодействия между магнитными слоями субмикроннойтолщины через немагнитную прослойку на магнитополевое поведение этих систем.Следует также отметить, что расширение функциональности тонкопленочныхмагнитных систем связано в значительной мере с изучением особенностей ихвзаимодействия с активными компонентами внешней среды.
Повышающаясянасыщенность окружающей среды сильными магнитными полями требует пониманиямеханизмов их влияния на химические процессы, протекающие на поверхностимагнитных материалов, а именно на процессы магнитной коррозии. В связи с этимисследования магнитохимических явлений, обусловленных процессами окисления ирастворения при наличии магнитного поля, в тонкопленочных системах оказалисьтакже чрезвычайно актуальными.
Анализ этих процессов возможен путемхимического травления ТПМС в магнитном поле с последующим изучением ихфизических свойств.Помимо фундаментального научного интереса ТПМС привлекают к себевнимание и перспективами их широкого практического использования в различныхустройствах современной микро- и наноэлектроники [16 - 18]. В частности, ТПМС4используются в качестве сред для высокоплотной магнитной записи, в том числе имагнитооптической. На их основе создаются датчики магнитных полей, по целомуряду характеристик (особенно в области малых полей) превосходящие другиеподобные устройства. Примером такого использования являются тонкопленочныемагнитные головки для записи-считывания высокоплотной магнитной записи.Учитывая вышеизложенное, исследование влияния толщины магнитных инемагнитных слоев на магнитополевое поведение и магнитные свойства ТПМС, атакже магнитохимических явлений, обусловленных процессами окислениятонкопленочных магнитных систем при наличии магнитного поля, являетсяактуальным как с научной, так и с практической точки зрения.Цели исследования.
Целью данной диссертационной работы былоисследование влияния толщины и состава магнитных и немагнитных слоев втрехслойных Fe/Ta, Mo, Zr/Fe, Co/Mo/Co и FeNi/Ti/FeNi образцах на ихмагнитополевое поведение и магнитные свойства, а также изучение влияниямагнитохимической обработки FeN тонкопленочных систем при наличии магнитногополя разной ориентации и величины относительно плоскости образцов на морфологиюих поверхности и магнитные характеристики.Задачи исследования. Для достижения поставленных целей решалисьследующие задачи:1.
Изучение влияния толщины магнитных и немагнитных слоев на магнитныесвойства (поле насыщения HS, коэрцитивную силу НC) Fe/Ta, Mo, Zr/Fe,Co/Mo/Co и FeNi/Ti/FeNi образцов.2. Изучение влияния толщины магнитных и немагнитных слоев на магнитополевоеповедение Fe/Ta, Mo, Zr/Fe, Co/Mo/Co и FeNi/Ti/FeNi образцов.3. Изучение влияния химической обработки FeN тонкопленочных систем приналичии магнитного поля различной напряженности и ориентации относительноплоскости образцов на их магнитные характеристики.4. Изучение влияния химической обработки FeN тонкопленочных систем безмагнитного поля и при наличии магнитного поля различной напряженности иориентации относительно плоскости образцов на приповерхностнуюморфологию образцов.Положения, выносимые на защиту:1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
