Диссертация (1103627), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Фотоприемник помещался в кожух из мягкого железа. Дляуменьшения полей рассеивания магнит был изготовлен в форме тороида.Вместе с тем уровень шумов и наводок экспериментальной установкипостоянноконтролировался.ПриизмеренииЭЭКэтотконтрольосуществлялся по оценке величины эффекта на S-компоненте падающегосвета, поскольку для гироэлектрических сред величина ЭЭК на Р-компонентена два порядка больше, чем на S-компоненте. Таким образом, поворотполяризатора на 90° от P- к S-компоненте позволял оценить уровень шумовсистемы. Настройка считалась удовлетворительной, если величина δS непревышала 1% от величины δP.2.
Неточная настройка оптической системы установки. Степеньполяризации света для используемых нами поляризаторов Глана – Томсона61составляла 10-4, и поэтому этой погрешностью можно пренебречь.3. Класс точности используемых приборов. К систематическимошибкамприводятколебаниякоэффициентаусиленияусилителяисинхронного детектора. Эта ошибка определяется классом точности прибораи составляет 10%. Для уменьшения этой ошибки усилитель периодическиподстраивался, а величина коэффициента усиления контролироваласьвнешним измерителем напряжения. Измерение постоянной составляющейсигнала проводилось с точностью до 0,1 мВ.В целом общая ошибка эксперимента не превышала 5 %.62Глава 3. Результаты исследования магнитных свойствизучаемых образцов и их обсуждениеРезультаты3.1исследованиямагнитныхсвойствимагнитополевого поведения трехслойных Fe/Zr, Mo, Ta/Fe и Co/Mo/CoобразцовКакотмечалосьвыше,внастоящеевремямногослойныетонкопленочные магнитные структуры, представляющие собой чередованиемагнитных и немагнитных слоев субмикронной толщины, нашли широкоеприменение в устройствахсовременноймикроэлектроники.
Поэтомувсестороннее исследование таких систем заслуживало особого внимания.Очевидно, что для того, чтобы корректно проанализировать физическиеявления,наблюдаемыевмногослойныхтонкопленочныхмагнитныхсистемах, в частности, обменные взаимодействия между магнитными слоямичерез немагнитный разделительный слой, целесообразно было изучитьтрехслойные тонкопленочные образцы, состоящие из двух магнитных слоеводинаковойтолщиныcразличающейсяповеличиненемагнитнойпрослойкой.
В этом случае при изучении магнитных свойств этих системсущественно уменьшается вклад интерфейсов. В связи с этим в даннойработе были исследованы магнитные свойства Fe/Zr, Mo, Ta/ Fe и Co/Mo/Coтонкопленочных систем, основные параметры которых приведены во второйглаве.Магнитные свойства тонкопленочных Fe/Zr, Mo, Ta/Fe и Co/Mo/Coсистем были измерены на магнитооптическом магнитометре, описанном впредыдущей главе, с помощью экваториального эффекта Керра (ЭЭК).Внешнее магнитное поле было приложено параллельно плоскости образца иперпендикулярно плоскости падения света.Диаметр светового пятна на образце при исследовании его магнитныххарактеристик и магнитополевого поведения был равен 2 мм.63Вработеиспользовалсясинийфильтр,который,согласнопроведенным оценкам, позволял получать информацию о магнитныхсвойствах и магнитополевом поведении слоя толщиной порядка 25 нм.Измерения кривых намагничивания и петель гистерезиса быливыполнены при двух ориентациях внешнего магнитного поля относительнообразца.
В частности, в одном случае магнитное поле совпадало снаправлением магнитного поля, приложенного в процессе напыленияобразцов, а в другом – было перпендикулярно этому направлению (нанижеприведенных рисунках обозначены как D1 и D2 соответственно).На рисунках 3.1 3.4 приведены типичные кривые намагничивания,наблюдаемые для изучаемых тонкопленочных систем с толщиной магнитныхслоев (Fe и Со), равной 2.5 и 5.0 нм, и различной толщиной немагнитныхслоев.Рис. 3.1 Типичные кривые намагничивания, наблюдаемые длятонкопленочных Fe/Ta/Fe систем с tFe= 2.5 нм и различными толщинамитанталового слоя64Рис. 3.2 Типичные кривые намагничивания, наблюдаемые длятонкопленочных Fe/Ta/Fe систем с tFe= 5.0 нм и различными толщинамитанталового слоя65Рис.
3.3 Типичные кривые намагничивания, наблюдаемые длятонкопленочных Со/Мо/Со систем с tCo= 2.5 нм и различными толщинамимолибденового слояРис. 3.4 Типичные кривые намагничивания, наблюдаемые длятонкопленочных Со/Мо/Со систем с tCo= 5.0 нм и различными толщинамимолибденового слоя66Кривые намагничивания были измерены для всех изучаемыхобразцов.
Следует отметить, что эти данные позволяют получить общуюинформацию о магнитополевом поведении изучаемых тонкопленочныхсистем. Более детальная информация может быть получена при измерениипетель гистерезиса, которые будут представлены ниже.Из рисунков 3.1 3.4 можно видеть, что кривые намагничиванияизучаемых тонкопленочных систем, измеренные при D1 и D2 ориентацияхмагнитного поля Н, сильно различаются, что свидетельствует о наличии вэтих образцах плоскостной магнитной анизотропии (МА). При D1ориентацииполязначениенамагниченностинаначальномучасткепрактически равно нулю. Затем при некотором значении поля наблюдаетсяее резкое возрастание.
Согласно анализу магнитооптических сигналов, этозначение Н соответствует коэрцитивной силе образца, HC. Начиная снекоторого поля, намагниченность имеет практически постоянное значение.Значение поля, при котором намагниченность достигает 98% от значениянамагниченности насыщения, принято считать полем насыщения образца,HS. В случае ориентации магнитного поля вдоль D2 направлениянаблюдается практически линейный рост намагниченности с увеличением Н.Согласно существующим представлениям [111, 112] такое поведениемагнитных пленок возможно при их перемагничивании вдоль осей легкого итрудного намагничивания (направления D1 и D2).
Причиной появленияплоскостной магнитной анизотропии в изучаемых системах являетсявнешнее магнитное поле Н = 70 Э, приложенное параллельно плоскостиподложки в процессе изготовления образцов. Таким образом, приведенныевышеданныесвидетельствуютотом,чтоизучаемыеобразцыхарактеризуются наличием наведенной магнитной анизотропии (МА).Физические причины появления наведенной МА в магнитныхобразцах обсуждались во многих экспериментальных и теоретических67работах.
Предполагалось, что одним из механизмов ее возникновенияявляется направленное упорядочение примесных центров. Роль примесныхцентров могут играть атомы замещения или внедрения в состав образца, атакже вакансии, дислокации и другие дефекты. Примесные центры стремятсяза счет процессов диффузии расположиться вдоль таких направлений вкристалле, чтобы возникшая анизотропия стабилизировала ориентациювекторанамагниченности.Экспериментальноеподтверждениеэтогопредположения можно найти в работе [113], где представлены результатыисследованийзависимостимагнитныхсвойствNi(Fe)сплаваотконцентрации примесей Fe, которая изменялась от 1.2 до 7%.Описание других механизмов наведенной магнитной анизотропииприведеновмонографииТикадзуми[114].Вчастности,былапроанализирована наведенная магнитная анизотропия, возникающая послеотжига NiFe сплавов (АВ сплавов). Объяснение ее состояло в следующем.Основываясь на том факте, что в процессе отжига постоянная решеткиуменьшается в относительных единицах на величину 5·10-4, Тикадзумипредположил, что длина пар АВ короче, чем длина пар АА и ВВ.
Еслипредположить, что атомы А и B в процессе отжига перераспределяются так,что пары атомов АА и ВВ будут ориентированы параллельно магнитномуполю, то решетка будет спонтанно деформироваться на относительнуювеличину порядка 10-4. Это значение хорошо согласуется с приведеннымивыше экспериментальными данными. Такое упорядочение пар атомов вдольвыделенного направления было названо ориентационным упорядочением.Другой предложенный механизм, объясняющий наведенную магнитнуюанизотропию,основывалсянанаблюдаемомувеличенииспонтаннойнамагниченности в процессе отжига. Наконец, наиболее корректноеобъяснение наведенной магнитной анизотропии было дано практическиодновременно и независимо Неелем, Танигучи, а также Ямомото, Тикадзумии Омура [114].
Основное предположение этих авторов заключалось в том,68что псевдодипольное взаимодействие является различным для пар АА, ВВ иАВ. Проведенные ими расчеты показали, что направленное упорядочение, вкотором парное распределение атомов А и В имеет симметрию ниже, чемкубическая, должно приводить к одноосной магнитной анизотропии.
Внастоящее время предполагается, что наиболее вероятным механизмомнаведенной магнитной анизотропии является парное упорядочение атомов.Вместе с тем влияние примесных центров, роль которых могут выполнятьвакансии, дислокации и другие дефекты, на наведенную анизотропию нельзяполностью исключить.Наличие плоскостной магнитной анизотропии было подтвержденотакже данными, полученными при измерении петель гистерезиса дляизучаемых образцов. Петли гистерезиса, измеренные вдоль оси трудногонамагничивания, имеют, как и в случае двухслойных образцов, такназываемый безгистерезисный вид с практически нулевыми значениямикоэрцитивной силы и остаточной намагниченности (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
