Некоторые особенности процессов переноса в магнитоупорядоченных средах (1104044), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Намагниченность дана в относительных единицах.14После отжига в образце появлялась наведенная анизотропия, котораяувеличивалась с увеличением температуры отжига. Для образцов,отожженных в вакууме, она была незначительна (рис. 4а), тогда как дляобразов, отожженных на воздухе, – достаточно заметна и увеличивалась сростом температуры отжига (рис. 4б).(а)(б)1.0I / ISI / IS1.00.50.002004000.50.06000200400600H, OeМагнитное поле, ЭРис. 4. Петли гистерезиса для лент, отожженных при температуре 4500С (а) навоздухе, (б) в вакууме для двух ориентаций оси ленты относительно направлениямагнитного поля.
Намагниченность дана в относительных единицах. Приведенаполовина петли.Измерения транспортных свойств проводились в полях до 16.5 кЭ, вдиапазоне температур от 77 К до 300 К. Постоянные Холла определялисьиз соотношения:ρ H = R0 B + R S I ,(4.)где ρ H – сопротивление Холла, R0 – нормальная постоянная Холла, B –магнитнаяиндукция,RS–аномальнаяпостояннаяХолла,I–намагниченность насыщения.Для исключения паразитных эффектов напряжение на контактахусреднялось по двум направлениям тока и поля.
Так как данные обладалибольшим разбросом вследствие неоднородности отжига по длине ленты, топо образцам набиралась статистика: каждая температура отжига в каждой15сериибылапредставленапятьюобразцами.Степеньразбросаувеличивалась с ростом температуры отжига примерно до температуры3800С, а затем снижалась. Зависимости сопротивления Холла отмагнитного поля имели хорошо выраженную линейную высокополевуючасть,изэкстраполяциикоторойбылиполученызначениянамагниченности (по формуле для тонких пленок).
Для всех температуротжигааномальнаяинормальнаяпостоянныеХоллабылиположительными.Первоначально измерения проводились при комнатной температуре,рассматриваласьзависимостьэлектрическогосопротивления,свойств(сопротивлениянамагниченности,Холла,аномальнойинормальной постоянной Холла, подвижности) от температуры отжига. Длявсех свойств было характерно малое изменение с температурой отжига,которое находилось в пределах погрешности (см. рис. 5а-5г).
Значениябольшинства показателей для отжига в вакууме и на воздухе отличалисьбольше, чем на статистическую погрешность, только для областитемператур 350-3800С (см. например рис. 5а). Исключение составилатолько нормальная постоянная Холла (рис. 5б). Поведение сопротивленияс температурой хорошо коррелировало с поведением аномальнойпостоянной Холла: для отжига в вакууме наблюдался минимум в районе3500С, для отжига на воздухе – максимум. Проверить наличие зависимостиRS ~ αρ + βρ 2 ,которая,какправило,выполняетсядляаморфныхматериалов, тем не менее, невозможно, так как и сопротивление, ианомальнаяпостояннаяХоллаимеютбольшуюдисперсию,асопротивление мало меняется.
Значения подвижности, рассчитанные изнормальной постоянной Холла и сопротивления, превысили 0.2–0.3 см2 · В1· с-1, то есть проводимость обусловлена делокализованными носителямитока.16102.0отжиг в вакуумеотжиг на воздухеОм см Гс1.5-121.0отжиг в вакуумеотжиг на воздухе0.5R0, 10-4ρ, 10 Ом см-1(а)0.0(б)864202002503000Tотж, C3504002004502503000350400450Tотж, C550(в)(г)3Is, Гс5002-9Rs , 10 Ом см Гс-14450отжиг в вакуумеотжиг на воздухе12002503000350отжиг в вакуумеотжиг на воздухе400400450200Tотж, C2503000350400450Tотж, CРис. 5.
Зависимость от температуры отжига (а) электрического сопротивления; (б)нормальнойпостояннойХолла;(в)аномальнойпостояннойХолла;(г)намагниченности насыщения.Затем было проведено исследование температурного поведениякоэффициентов Холла с помощью постоянного нагрева и стабилизациитемпературы через каждые 15-30 градусов. Для всех образцов былохарактерно снижение нормальной постоянной Холла и рост аномальнойпостоянной и электрического сопротивления с повышением температурыизмерений. Электрическое сопротивление линейно росло с температурой ипри изменении температуры от 77 К до 300 К возрастало в среднем на 23%. Нормальная постоянная Холла линейно зависела от температуры дляотжига в вакууме, для отжига на воздухе – нелинейно, а общее изменение с17температурой составляло примерно 10% для обоих типов отжига.Аномальная постоянная Холла нелинейно зависела от температуры, и,следовательно, от электрического сопротивления.
Для температуры отжига4500С температурная зависимость приближалась к линейной, то естьвыполнялась корреляция RS ~ αρ .Поперечное магнитосопротивление измерялось при расположенииплоскости образца перпендикулярно магнитному полю. При комнатнойтемпературе величина отношения сигнал/шум для магнитосопротивлениябыла менее 1, тогда как при 77 К она превышала 10, поэтому всеизмерения магнитосопротивления проводились при температуре 77 К.Величина магнитосопротивления была отрицательна и достигалавеличины около 0.03% в полях 1-2 кЭ для серии образцов, отожженных навоздухе.
Для серии образцов, отожженных в вакууме, это значение былонесколькоменьше–0.02%.Насыщениемагнитосопротивлениядостигалось уже в полях 500-1000 Э (рис. 6а). При увеличениитемпературы отжига пик становился более широким, а при температурахотжига 350, 380 и 4000С (в меньшей степени) в небольших поляхнаблюдалось положительное магнитосопротивление (рис.
6б) – становилсязаметен провал в центре кривой (в малых полях).отжиг в вакуумеотжиг на воздухе0.04(а)0.00-0.02-0.04(б)0.02∆ρ/ρ, %∆ρ/ρ, %0.02отжиг в вакуумеотжиг на воздухе0.040.00-0.02-0.04-3-2-10123-3Магнитное поле, кЭ-2-10123Магнитное поле, кЭРис 6. Зависимость магнитосопротивления от поля для отжига при (а) 2500С; (б) 3800С.18Положительное магнитосопротивление наблюдалось как для лент,отожженных в вакууме, так и на воздухе, но для лент, отожженных навоздухе, пик более ярко выражен. Для 4000С провал еще присутствует, сувеличениемтемпературымагнитосопротивлениеотжигавозрастаетвышепочтидо4000Сон0.04%,иисчезает,насыщениедостигается уже после 2 кЭ для ленты, отожженной на воздухе(соответственно 0.035% и 1 кЭ для ленты, отожженной в вакууме).Появление положительного магнитосопротивления в этих лентах неможетбытьобъясненонеточностьюориентировки(проводиласьтщательная юстировка образца, при которой ошибка от неточностиориентировки не будет превышать 10-6), а также магнитострикцией, так какв этих лентах ее величина мала (порядка 10-7).
Влияние лоренцевскогомагнитосопротивления также крайне мало, около 10-8, тогда как значенияположительногомагнитосопротивлениядостигают2·10-4.величиныАнизотропное магнитосопротивление не может служить объяснением, таккакдлялент,несущественна,отожженныхаванизотропиявакууме,лент,магнитнаяотожженныханизотропиянавоздухе,увеличивается с увеличением температуры отжига, не имея максимума.Положительноемагнитосопротивлениеже,какследуетизэкспериментальных данных, имеет максимум в районе 3800С.
Вдобавок,техническоенасыщениелентприориентацииихплоскостиперпендикулярно направлению магнитного поля достигается в поляхоколо 5 кЭ, то есть гораздо больших, чем характерное поле, в которомнаблюдается положительное магнитосопротивление.Длятого,магнитосопротивления,чтобыбылобъяснитьпредложенподобноемеханизм,поведениеоснованныйнарассеянии электронов, зависящем от направления спина. Как известно, впроцессе структурной релаксации в аморфной матрице возникают19нанокристаллиты.
Они достаточно малы, что позволяет рассматривать их вкачестве однодоменных магнитных гранул. Таким образом, структураобразца напоминает структуру гранулированных металлических сплавов,например Co-Cu или Co-Ag, в которых, как известно, наблюдаетсягигантскоемагнитосопротивление[8].Однакосопротивлениенанокристаллитов примерно в 4 раза меньше, чем сопротивлениеаморфной матрицы, а объем, занимаемый ими, достаточно мал посравнению с объемом ленты. Это приводит к тому, что требование,необходимое для возникновения гигантского магнитосопротивления, невыполняется [8], и наблюдаемое отрицательное магнитосопротивление влентах сравнительно мало.
С увеличением температуры отжига объем,занимаемыйнанокристаллитами,увеличивается,чтоприводиткувеличению отрицательного магнитосопротивления, что и показываетэксперимент. Спин-зависящее рассеяние приводит к возникновениюотрицательного магнитосопротивления, только если магнитные моментысоседних гранул в среднем ориентированы антипараллельно.
Для того,чтобы достигнуть состояния с такой степенью беспорядка, температураотжига должна быть достаточно большой, и как следствие, для температуротжига200–3000Си4500Сотрицательноемагнитосопротивлениенаблюдается во всем интервале полей. Если же такое состояние недостигнуто, и магнитные моменты соседних гранул расположеныполностью хаотично не в нулевом поле, то сопротивление растет сувеличением магнитного поля, достигает максимального значения в поле,которое соответствует максимуму беспорядка, и затем уменьшается.Данноеповедениевточностивоспроизводитэкспериментальныезависимости магнитосопротивления, полученные для температур 3500С–4000С.20Как следует из модели спин-зависящего рассеяния, образцы,отожженные на воздухе, должны иметь большую степень беспорядка, чемобразцы, отожженные в вакууме.
Это является следствием того, чтовысококоэрцитивный слой, образующийся на поверхности под влияниемотжига на воздухе, в значительной степени обогащен нанокристаллитами.Можно показать, что добавочное изменение сопротивления за счетокисления на воздухе не должно превышать около 25%, что хорошосогласуется с экспериментом.В конце диссертации помещены основные результаты и выводы.Основные результаты и выводы1.Изготовленыавтоматизированныеустановкидляпроведенияизмерений электродного потенциала металлических материалов вмагнитном поле и для исследования гальваномагнитных свойствматериалов в диапазоне температур от 4.2 К до 400 К в магнитныхполях до 16.7 кЭ; разработано и отлажено программное обеспечениеавтоматизированныхустановок,обеспечивающеепроведениекомплексных исследований в различных режимах.2.Обнаружено, что изменение электродного потенциала железа вмагнитном поле нелинейно зависит от величины магнитного поля и отвеличины намагниченности.
На кобальте, никеле, висмуте, алюминии,меди, нержавеющей стали 08Х18Н10 эффект не был обнаружен впределах точности измерений.3.Впервые установлено, что изменение электродного потенциала железанелинейно зависит от концентрации электролита, имея максимум врайоне 0.05–0.1 моль/л, причем при малых концентрациях электролитаэффект пропорционален логарифму концентрации.214.Результаты были объяснены в рамках представлений об измененииконцентрации ионов электролита вблизи поверхности намагниченногоэлектрода.5.Обнаружено, что с увеличением времени отжига на воздухеприповерхностный слой аморфной ленты Co66Fe4B15Si15 становитсямагнитножестким.неоднородногоЭтопопроисходиттолщиневследствиечастичнообразованиязакристаллизованногоповерхностного слоя, в котором при отжиге на воздухе появляютсяоксиды железа и кобальта. При увеличении температуры отжигатолщина закристаллизованного поверхностного слоя увеличивается.6.Максимальное изменение гальваномагнитных свойств при отжиге какв вакууме, так и на воздухе наблюдается в диапазоне температуротжига3500С-3800С,чтосвязаноспоявлениемзародышейкристаллической фазы при этих температурах.7.При отжиге лент в вакууме и на воздухе ниже температурыкристаллизации имеет место корреляция аномального эффекта Холлаи сопротивления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
