Студопедия — Влияние условий осаждения на структуру и магнитные свойства пленок системы Co-Pt
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Влияние условий осаждения на структуру и магнитные свойства пленок системы Co-Pt






Пленки системы Co-Pt представляют огромный интерес для исследований благодаря наличию в них перпендикулярной анизотропии, т. е. возможности возникновения в них оси легкого намагничивания, направленной перпендикулярно к плоскости пленки. Данное свойство широко используется для создания устройств с ультравысокой плотностью записи данных.

Плотность записи данных зависит от размера доменов – чередующихся участков на поверхности носителя записи с противоположными направлениями намагниченности. Чем меньше размер домена, тем выше плотность записи информации. В свою очередь, минимальный размер домена, устойчивого к эффекту саморазмагничивания, зависит от величины коэрцитивной силы. Чем больше коэрцитивная сила, тем меньше минимальный размер устойчивого домена (он становится более устойчивым к эффекту саморазмагничивания и к действию внешних магнитных полей). Размер стабильного домена также зависит от толщины пленок. С понижением толщины пленок ослабляется размагничивающее поле доменов и, как следствие, уменьшается их минимальный размер при прежних значениях коэрцитивной силы [10].

Кроме того, для качественного воспроизведения записанной информации (снижения влияния помех на полезный сигнал, повышение чувствительности устройства) необходима высокая остаточная намагниченность носителя (пленки), поскольку именно статическое распределение намагниченности в магнитном слое носителя преобразуется в электрический сигнал. При одинаковой намагниченности насыщения большую остаточную намагниченность будет иметь материал с прямоугольной петлей гистерезиса. Следовательно, материал носителя информации должен характеризоваться гистерезисом с высокой степенью прямоугольности – близкой к единице. В этом случае остаточная намагниченность в материале носителя примерно равна его намагниченности насыщения. В работе [10] указано, что петлю гистерезиса с высокой степенью прямоугольности имеют металлические магнитные пленки с толщинами менее 100 нм. Прямоугольность петли обусловлена скачкообразным перемещением доменных границ, в результате которого изменение намагниченности отстает от изменения напряженности внешнего магнитного поля. Пленки с толщинами более 100 нм характеризуются более плавным размагничиванием. В результате остаточная намагниченность у таких пленок существенно меньше намагниченности насыщения.

Таким образом, материал носителя информации должен обладать высокими значениями коэрцитивной силы, небольшой толщиной (менее 100 нм), высокой остаточной намагниченностью и высокой степенью прямоугольности петли гистерезиса.

Стоит отметить, что перпендикулярная магнитная запись вследствие возможности уменьшения минимальных размеров доменов обеспечивает в несколько раз более высокую плотность записи по сравнению с продольной [10,11]. Из этого следует, что пленки системы Co-Pt, обладающие перпендикулярной магнитной анизотропией, весьма перспективны в качестве материала носителя информации.

В работах [12], [13], [14] и [15] перпендикулярная ось легкого намагничивания пленок системы Co-Pt создавалась путем получения упорядоченной фазы L10, представляющую собой тетрагональную гранецентрированную решетку с соотношением постоянных решетки c/a < 1. Данную фазу в пленках системы Co-Pt получали либо в результате их отжига при температурах 600-7000С [12,13,15], либо непосредственно сразу после выращивания методом молекулярно-лучевой эпитаксии в высоком вакууме при 627 0С ([14]).

По результатам работы [12] обнаружено значительное увеличение коэрцитивной силы пленок Co-Pt после их отжига при температуре 600 0С в течение 30 минут в атмосфере аргона. Авторы объясняют данное увеличение образованием в результате отжига упорядоченной фазы L10. Кроме того, в данной работе указано, что при этом намагниченность насыщения пленок и степень прямоугольности петли гистерезиса также увеличились (Рисунок 5). По мнению авторов, это говорит об отсутствии потерь содержания Co в пленках и реакций окисления после отжига. Стоит отметить, что измерения магнитных характеристик проводились в направлении перпендикулярном к плоскости образца.

 

Рисунок 5 –Петли гистерезиса, измеренные при комнатной температуре до отжига (as-deposited) и после отжига (annealed), для пленок системы Co-Pt, полученных электрохимическим осаждением на подложки пористого Si.

В работе [13] пленки системы Co-Pt с подслоем Ag были осаждены на стеклянную подложку магнетронным распылением Co, Pt и Ag мишеней при комнатной температуре.

Согласно результатам работы [13] выявлено, что с увеличением температуры отжига от 600 до 700 0С наблюдается рост коэрцитивной силы пленок Co-Pt c подслоем Ag. Причем после отжига при 700 0С коэрцитивная сила пленок повышается с ростом их толщины (в интервале толщин от 1 до 20 нм). Причем она достигает высоких значений (свыше 1000000 А/м).

Также по результатам данной работы установлено, что с ростом температуры отжига от 600 до 700 0С повышается степень прямоугольности петли гистерезиса пленок Co-Pt c подслоем Ag. Причем степень прямоугольности у пленок, отожженных при 700 0С, увеличивается с ростом их толщины до 1 (в интервале толщин от 1 до 20 нм).

Кроме того, было показано, что в интервале толщин 7,5-10 нм наблюдается максимальная разница между значениями прямоугольности петель гистерезиса, полученными в плоскости пленки и перпендикулярно ей, что говорит о наличии высокой перпендикулярной магнитной анизотропии.

В работе [15] также исследованы процессы атомного упорядочения и его влияния на перпендикулярную магнитную анизотропию и коэрцитивную силу в пленках системы Co-Pt. Исследована зависимость коэрцитивной силы от толщины пленок. Показано, что тонкие пленки упорядоченных сплавов становятся магнитоодноосными с легкой осью, нормальной к их плоскости, и могут быть использованы для магнитной и термомагнитной записи и хранения информации.

Пленки были получены методом магнетронного напыления исходных чистых элементов на стеклянные основы.

В исходном состоянии пленки независимо от толщины характеризовались двумя легкими осями намагничивания, расположенными перпендикулярно друг другу в плоскости исследуемых пленок.

Степень прямоугольности петли гистерезиса S исходных пленок Co-Ptсоставляла 0. 6 ;0. 8 для всего изучаемого диапазонатолщин 2 < d < 60 нм. Величина коэрцитивного поляэтих пленок также не зависела от толщины пленок и составляла40000 А/м.

После отжига (выдержка при 700 0C в течение 30 мин и охлаждение до 6000C со скоростью 10 0C/мин, далее отжиг при 6000C в течение 60 мин и охлаждение со скоростью 10C/мин) в пленках Co-Pt наблюдается образование упорядоченной фазы типа L 10 (тетрагональная гранецентрированная решетка с соотношением постоянных решетки c/a < 1), причем ориентация тетрагональных кристаллитов относительно плоскости пленки зависит от ее толщины.

В пленках толщиной 2 ;20 нм кристаллиты тетрагональной фазы ориентируются осью _c_ нормально к плоскости пленки. В пленках, имеющих большие толщины наблюдаются участки с чередованием полос разного контраста по направлениям [100]. При образовании в пленках упорядоченной тетрагональной фазы магнитная анизотропия пленок претерпевает существенные изменения. Поскольку ось _c_ тетрагональных фаз является осью легкого намагничивания, тонкие пленки упорядоченных сплавов становятся магнитоодноосными с легкой осью, нормальной к их плоскости. Величина коэрцитивного поля Hc для пленок с толщиной, превосходящей 20 нм, менялась в пределах 8 ;12 kOe. В свою очередь, величина Hc термообработанных пленок с d < 20 нм зависит от толщины образца. Коэрцитивное поле, измеренное в легком направлении намагничивания, увеличивается от 1,5 до 9 kOe при изменении толщины пленок от 5 до 20 нм (Рисунок 6). Петли гистерезиса этих пленок характеризовались величиной параметра S = 1.

 

Рисунок 6 – Зависимость величины коэрцитивного поля Hc, измеренного в легком направлении намагничивания, от толщины пленок системы Co-Pt

В работах [16] и [17] перпендикулярная ось легкого намагничивания возникала вследствие образования низкотемпературной упорядоченной фазы L1.

В работе [16] показаны фазовые превращения пленок Co-Pt, осажденных на подложки MgO (111) при различных температурах.

Установлено, что при температурах осаждения от комнатной до 250 0С существует неупорядоченная фаза А1. В интервале температур от 250 до 500 0С наблюдается упорядоченная фаза L1. При дальнейшем увеличении температуры осаждения вновь присутствует фаза А1 вплоть до 700 0С. В интервале от 700 до 750 0С пленки имеют упорядоченную фазу L10.

Выявлено, что для фазы L1 характерны большие значения степени прямоугольности в перпендикулярном к плоскости пленки направлении и меньшие значения коэрцитивной силы по сравнению с L10 фазой. При этом для фазы L1 наблюдается наибольшее значение перпендикулярной магнитной анизотропии (Рисунок 7).

 

 

Рисунок 7 – Продольные (in-plane) и перпендикулярные (out-of-plane) петли гистерезиса пленок системы Co-Pt, осажденных при различных температурах от комнатной до 750 0С

В работе [17] также наблюдается низкое значение коэрцитивной силы и высокая степень прямоугольности пленок системы Co-Pt, осажденных при 417 0С, при намагничивании перпендикулярно к плоскости образца (Рисунок 8). Вероятно, это связано с образованием упорядоченной фазы L1.

 

 

 

Рисунок 8 – Петли гистерезиса, измеренные при 30 K параллельно и перпендикулярно к плоскости пленок Co-Pt, осажденных при 417 0С

 







Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 1311. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Дизартрии у детей Выделение клинических форм дизартрии у детей является в большой степени условным, так как у них крайне редко бывают локальные поражения мозга, с которыми связаны четко определенные синдромы двигательных нарушений...

Педагогическая структура процесса социализации Характеризуя социализацию как педагогический процессе, следует рассмотреть ее основные компоненты: цель, содержание, средства, функции субъекта и объекта...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической   Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической нагрузке. Из медицинской книжки установлено, что он страдает врожденным пороком сердца....

Различие эмпиризма и рационализма Родоначальником эмпиризма стал английский философ Ф. Бэкон. Основной тезис эмпиризма гласит: в разуме нет ничего такого...

Индекс гингивита (PMA) (Schour, Massler, 1948) Для оценки тяжести гингивита (а в последующем и ре­гистрации динамики процесса) используют папиллярно-маргинально-альвеолярный индекс (РМА)...

Методика исследования периферических лимфатических узлов. Исследование периферических лимфатических узлов производится с помощью осмотра и пальпации...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия