Диссертация (1103627), страница 15
Текст из файла (страница 15)
При этом111абсолютные значения HSЛОК увеличиваются примерно в 2.4 – 3.4 раза посравнению с исходным образцом.Как и при химической обработке уксусной кислотой, доменнаяструктура ФГ пленки, находящейся в оптическом контакте с исходным ихимически обработанным фосфорной кислотой в нулевом магнитном полетонкопленочными FeN образцами, остается лабиринтной.
После химическойобработки изучаемых образцов в присутствии магнитного поля доменнаяструктура ФГ пленки сильно видоизменяется. Как видно из рисунков,представленных выше, в случае плоскостного магнитного поля начинаетпреобладать полосовая доменная структура, а в случае перпендикулярногополя в значительной степени изменяется соотношение между светлыми итемнымидоменами.Этотфактсвидетельствуетовидоизменениираспределений полей рассеяния на поверхности изучаемых тонкопленочныхсистем, которое может быть также обусловлено появлением продольных ивертикальных дефектов на поверхности FeN образцов после их травления вмагнитном поле.Физическая причина описанных выше эффектов может состоять вследующем.
При обработке пленки железа кислотой, железо на ееповерхности может вступать в реакцию с образованием оксидов и оксалатовжелеза. Известно, что нормальный электродный потенциал железа в водныхрастворах его солей для реакции Fe = Fe3+ + 3e равен 0.036 В (оксид железаIII), а для реакции Fe = Fe2+ + 2e составляет 0.44 В (оксид железа II). Из этогоследует, что образование оксида III будет на порядок меньше, чем II. В целомна поверхности плёнок железа протекают следующие реакции:1.
образование оксида железа II;2. образование оксида железа III, который имеет оранжевый окрас ирастворяется в кислотах с образованием соответствующих солей;3. образование оксалата железа, который растворим в воде.112В результате происходит вытравливание поверхности плёнки собразованием соответствующего рельефа из водорастворимых солей,который обуславливает поля рассеяния.Магнитное поле влияет на скорость реакции образования окисла итравления поверхности железа по магнито-спиновому механизму [153],основной принцип которого состоит в следующем. Известно, что химическаяреакция — это физический процесс перегруппировки атомов и перестройкиэлектронныхоболочекреагирующихчастиц, в результате которогообразуются новые частицы — продукты реакции. Магнитный принципуправления химическими реакциями основан на селективности этихпроцессов к угловому моменту молекул (в молекулярных процессах) иугловому моменту электронов (спину) и ядер реагирующих в химическихреакцияхчастиц[153].Изменениеугловогомоментаиндуцируетсямагнитными взаимодействиями, энергия которых в обычных условиях малапо сравнению с химической, то есть в данном случае принцип управленияхимическими реакциями имеет не энергетическую, а спиновую природу.
Поэтой причине скорости спин-селективных процессов зависят от магнитныхвзаимодействий, которые изменяют спин реагирующих частиц и снимают(частично или полностью) спиновые запреты. Скорости этих процессовзависятотвеличиныиориентациивнешнего(постоянногоиливысокочастотного) магнитного поля [153]. Это и приводит к тому, что сувеличением значения магнитного поля, приложенного при химическомтравленииобразцов,появляющийсярельефнаихповерхности,предопределяющий распределение полей рассеяния, увеличивается. Следуетотметить, что высота наблюдаемого рельефа совпадает с существующимиоценками по различию скоростей химической реакции в присутствии поля ибез него [153].113Морфология поверхности тонкопленочных образцов влияет на ихприповерхностные магнитные свойства. Исходные образцы не имеютсущественныхдефектовнаповерхности.Вследствиеэтогоонихарактеризуются достаточно высокой однородностью локальных магнитныхсвойств.
Различие локальных значений поля насыщения однослойных итрехслойных образцов не превышает 5 и 4 % соответственно. Изменениеморфологии поверхности химически обработанных FeN тонкопленочныхсистем,проявляющеесявпоявленииприповерхностныхрельефныхобразований, усиливает влияние полей рассеяния на измеряемые магнитныехарактеристики,чтоповышаетразличиелокальныхмагнитныххарактеристик. При этом значения HSЛОК увеличиваются с ростом поля Нот 100 до 300 Э, приложенного в процессе травления образцов. Воднослойных образцах изменения HSЛОК при наличии поля, приложенного впроцессе химической обработки образцов, равного 100, 200 и 300 Э, порядка9, 16, 22 и 9, 22, 28% соответственно при перпендикулярной и параллельнойориентации Н.Чтобы оценить количественные параметры дефектов, появляющихсяна поверхности химически обработанных в магнитном поле образцов, былиспользован метод атомно-силовой микроскопии.
На рисунках 3.53 и 3.54приведены наиболее характерные изображения поверхности образцов послеих обработки фосфорной кислотой в магнитном поле, приложенномпараллельно и перпендикулярно их поверхности, полученные с помощьюатомного силового микроскопа.114(а)(б)Рис. 3.53 АСМ изображения поверхности, наблюдаемые для FeNоднослойного образца, химически обработанного раствором фосфорнойкислоты в присутствии магнитного поля, приложенного в процессетравления параллельно его поверхности: при H = 200 Э (а) и 300 Э (б)115(а)(б)Рис.
3.54 АСМ изображения поверхностей, наблюдаемые для FeNоднослойного образца, химически обработанного раствором фосфорнойкислоты в присутствии магнитного поля, приложенного в процессетравления перпендикулярно его поверхности: при H = 200 Э (а) и 300 Э (б)116Используя приведенные выше изображения, с помощью специальнойпрограммы, разработанной изготовителями АСМ, были получены данные оразмерах поверхностных рельефных образований изучаемых образцов. Нарисунках 3.55- 3.59 представлены результаты, полученные для исходногообразца и после его химической обработки раствором фосфорной кислотыпри наличии магнитного поля, приложенного перпендикулярно поверхности.(а)(б)117(в)Рис.
3.55 Изображение поверхности (а) и типичные профилишероховатостиповерхности,наблюдаемыеоднослойного образца (б) и (в)(a)118дляFeNисходного(б)(в)Рис. 3.56 Типичное изображение поверхности (а) и типичные профилишероховатости поверхности, наблюдаемые для FeN однослойного образца,химически обработанного раствором фосфорной кислоты при H = 0 Э (б) и (в)119(а)(б)120(в)Рис.
3.57 Пространственное изображение поверхности (а) итипичные профили шероховатости поверхности, наблюдаемые для FeNоднослойного образца, химически обработанного раствором фосфорнойкислоты в присутствии магнитного поля H = 100 Э, приложенного впроцессе травления перпендикулярно его поверхности (б) и (в)(а)121(б)(в)Рис. 3.58 Пространственное изображение поверхности (а) итипичные профили шероховатости поверхности, наблюдаемые для FeNоднослойного образца, химически обработанного раствором фосфорнойкислоты в присутствии магнитного поля H = 200 Э, приложенного впроцессе травления перпендикулярно его поверхности (б) и (в)122(а)(б)Рис.
3.59 Пространственное изображение поверхности (а) итипичные профили шероховатости поверхности, наблюдаемые для FeNоднослойного образца, химически обработанного раствором фосфорнойкислоты в присутствии магнитного поля H = 300 Э, приложенного впроцессе травления перпендикулярно его поверхности (б)123Анализ полученных данных показал следующее. Средняя высоташероховатости поверхности (рельефных образований) исходного образца –10 нм, а максимальная высота – 30 нм.В случае образцов, химически обработанных раствором фосфорнойкислоты в магнитном поле, перпендикулярном их поверхности, средняявысота профиля шероховатости поверхности равна 65, 80 и 220 нм, амаксимальная высота – 120, 180 и 240 нм соответственно при H = 100, 200 и300 Э.Аналогичные измерения были выполнены и для пленок, химическиобработанных раствором фосфорной кислоты при наличии параллельногоповерхности образцов магнитного поля H = 100, 200 и 300 Э.
Результатыэтих измерений представлены на рисунках 3.60 -3.62.(a)124(б)(в)Рис. 3.60 Пространственное изображение поверхности (а) итипичные профили шероховатости поверхности, наблюдаемые для FeNоднослойного образца, химически обработанного раствором фосфорнойкислоты в присутствии магнитного поля H = 100 Э, приложенного впроцессе травления параллельно его поверхности (б) и (в)125(а)(б)126(в)Рис.
3.61 Пространственное изображение поверхности (а) итипичные профили шероховатости поверхности, наблюдаемые для FeNоднослойного образца, химически обработанного раствором фосфорнойкислоты в присутствии магнитного поля H = 200 Э, приложенного впроцессе травления параллельно его поверхности (б) и (в)(а)127(б)(в)Рис. 3.62 Пространственное изображение поверхности (а) и профилишероховатости поверхности, наблюдаемые для FeN однослойного образца,химически обработанного раствором фосфорной кислоты в присутствиимагнитного поля H = 300 Э, приложенного в процессе травленияпараллельно его поверхности (б) и (в)128Анализ этих данных показал, что в случае образцов, химическиобработанных 35% раствором фосфорной кислоты в магнитном полеH = 100, 200 и 300 Э, приложенном параллельно их поверхности, средняявысота профиля шероховатости поверхности равна 170, 200 и 250 нм, амаксимальная высота – 200, 240 и 270 нм соответственно.129Основные результаты1.
Установлено, что в трехслойных Fe/Zr, Мо, Та/Fe, Со/Мо/Сообразцахзависимость(Zr, Мо, Та)слояполяимеетнасыщенияосциллирующийоттолщиныхарактер,немагнитногообусловленныйосцилляционным поведением обменного взаимодействия между магнитнымислоями через немагнитный слой с изменением толщины немагнитного слоя.2. Обнаружено, что в трехслойных Fe/Zr, Мо, Та/Fe, Со/Мо/Сообразцах период осцилляций поля насыщения увеличивается от 1 - 1.2 нмпри толщине магнитного слоя, tM, равном 2.5 нм, до 1.6 нм при tM = 10 нм.3. Установлено, что величины поля насыщения и коэрцитивной силытрехслойныхFeNi/Ti/FeNiобразцов зависят оттолщинытитановойпрослойки. Определены оптимальные магнитомягкие свойства, которыенаблюдаются для образца с толщиной титановой прослойки, равной 5 нм.4.
Обнаружено, что после травления исходных тонкопленочных FeNобразцов 35% раствором уксусной кислоты в магнитном поле, равном 50 Э,различие локальных значений поля насыщения увеличивается с 5 и 4 % до 25и 15 % для однослойных и трехслойных образцов соответственно.Предложено феноменологическое объяснение эффекта.5. Определены условия химической обработки тонкопленочных FeNобразцов 35% раствором фосфорной кислоты в магнитном поле различнойвеличины и ориентации относительно их поверхности, приложенном впроцессе обработки образцов, при которых наблюдается усиление различиялокальных значений поля насыщения от 9% при Н = 100 Э до 22 и 28%соответственно при перпендикулярном и параллельном Н = 300 Э.1306.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
