WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Физика твердого тела, 1998, том 40, № 7 Особенности анизотропии в пленке пермаллоя, индуцированные неоднородным магнитным полем © Б.А. Беляев, В.П. Кононов, С.Г. Овчинников Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук, 660036 Красноярск, Россия (Поступила в Редакцию 8 января 1998 г.) Впервые наблюдались неоднородности магнитной структуры тонкой пленки пермаллоя, индуцированные сильно неоднородным магнитным полем, приложенным в плоскости подложки при изготовлении образцов.

Пленки получались методом вакуумного напыления на установке молекулярно-лучевой эпитаксии. Неоднородное поле на подложке создавалось четырьмя самарий-кобальтовыми магнитами. Анизотропия локальных участков образцов измерялась сканирующим спектрометром ферромагнитного резонанса. Обнаружена сильная корреляция распределения величины и направления локальной магнитной анизотропии пленки с распределением магнитного поля в плоскости подложки.

Наличие одноосной магнитной анизотропи в поли- образцов с неоднородностями приложенного магнитного кристаллических пленках пермаллоя, напыленных во поля на фоне одноосной анизотропии наклонного напывнешнем магнитном поле, — известный факт. При этом ления.

однородность приложенного поля во многом определяет Исследовались пленки толщиной d = 6.5nm, поне только дисперсию угла направления оси, но и величи- лученные методом вакуумного испарения на установну анизотропии. Известно также, что одноосная анизо- ке молекулярно-лучевой эпитаксии ”Ангара”, специтропия в пленках возникает и в отсутствие магнитного ально модернизированной для напыления магнитных поля при наклонном падении потока атомов на подлож- материалов [2]. Пермаллой состава Fe20Ni80 иску [1]. В этом случае ось анизотропии ориентируется в парялся из тигля и осаждался на стеклянную подплоскости пленки перпендикулярно направлению потока ложку размером 50 20 0.5 mm, подогретую до атомов, а величина анизотропии в основном определяет- 473 K. Тигель находился на расстоянии 200 mm ся углом падения атомов и температурой подложки при от центра подложки. При этом поток атомов панапылении. дал под углом 65 к длинной стороПермаллоевые пленки, исследованные в настоящей не подложки. Скорость напыления пленки составляработе, напылялись в сильно неоднородном магнитном ла 0.03 nm/s.

поле при сравнительно небольшом среднем угле откло- Подложка размещалась в сильно неоднородном нения потока атомов от нормали к подложке 20. магнитном поле, создаваемом двумя парами самарийЦель работы — проследить корреляцию распределе- кобальтовых магнитов прямоугольной формы размером ния магнитной анизотропии в плоскости получившихся 20 5 5mm и 1055 mm. Магниты закреплялись Рис. 1. Картина силовых линий магнитного поля от четырех самарий-кобальтовых магнитов, расположенных вдоль длинных сторон подложки.

1292 Б.А. Беляев, В.П. Кононов, С.Г. Овчинников Рис. 2. Распределение поля ферромагнитного резонанса по площади пленки.

на держателе по два вдоль длинных сторон подложки и всего на 5 Oe. В результате совокупность измеренных размещались попарно напротив друг друга (рис. 1). При значений Hr(x, y) образует поверхность, напоминающую этом пара магнитов больших размеров ориентировалась наклонную плоскость. Наблюдаемая небольшая неодно разноименными полюсами друг к другу, а меньших родность резонансных полей в плоскости контрольного размеров — одноименными. В результате плоскостная образца, является следствием соизмеримости размеров компонента магнитного поля на подложке изменялась не подложки и расстояния от подложки до тигля при напытолько по величине от 0 до 2.0 kOe, но и по направлению. лении пленок. В такой геометрии, очевидно, имеет место Картина, отражающая распределение силовых линий заметное изменение углов падения потока атомов на магнитного поля на подложке, полученная порошковым плоскость подложки в различных ее точках, приводящее методом, показана на рис. 1. к соответствующему отклонению как направления оси Распределение магнитных неоднородностей в плос- анизотропии, так и ее величины.

кости исследуемых образцов измерялось с помощью Величина поля анизотропии Hk на локальных участразработанного и изготовленного в Институте физики ках образцов, а также ориентация осей легкого наим. Л.В. Киренского СО РАН сканирующего спектроме- магничивания k, определялись из зависимостей Hr от тра ферромагнитного резонанса (ФМР) [3]. Отличитель- угла направления магнитного поля, отсчитываемого ной особенностью спектрометра является возможность относительно длинной стороны подложки. На рис. записи сигналов ФМР в широком диапазоне частот представлены угловые зависимости резонансного поля 0.1-5.0 GHz благодаря набору сменных СВЧ-головок.

для пяти участков исследуемого образца, расположенных Площадь измеряемой локальной области определяется диаметром отверстия в экране микрополоскового резонатора головки. В данном эксперименте использовалась головка с диаметром отверстия 1 mm и частотой накачки f = 2.2 GHz. На этой частоте все исследованные образцы имели среднюю ширину линии ФМР H 8Oe, изменяющуюся от точки к точке по площади пленки в пределах ±10%.

Распределение по плоскости пленки резонансного поля Hr, направленного в эксперименте вдоль длинной стороны подложки, показано на рис. 2. Ориентация подложки соответствует рис. 1, т. е. участок пленки с отрицательными значениями координаты x при напылении находился в поле расталкивающихся магнитов. Чтобы исключить краевые эффекты, измерения проводились лишь в центральной области образца размером 14 40 mm.

Видно, что резонансное поле неоднородно и изменяется по площади пленки почти на 20 Oe.

Отметим, что для контрольного образца, напыленного Рис. 3. Угловые зависимости резонансного поля, снятые в в отсутствие магнитов, резонансное поле монотонно па- пяти точках образца вдоль линии y = -7 mm. Цифры на кривых соответствуют координате по оси x.

дает с увеличением координат x и y, изменяясь при этом Физика твердого тела, 1998, том 40, № Особенности анизотропии в пленке пермаллоя, индуцированные неоднородным магнитным полем Углы k и поля одноосной магнитной анизотропии в образце же немонотонные изменения ориентации оси легкого намагничивания и величины анизотропии. В этой облаx, mm сти образца угол отклонения оси анизотропии растет к y, mm -16 -6 0 краям подложки, имея хорошо выраженный минимум в центральной части пленки на линии y = 0 (см. таблицу).

Hk, Oe k, Hk, Oe k, Hk, Oe k, Hk, Oe k, Как и следовало ожидать, параметры одноосной маг-7 13.8 62.1 2.36 82.8 8.5 28.7 3.8 76.нитной анизотропии исследованной пленки Hk и k мало 0 11.5 38.9 8.34 37.8 7.64 37.8 6.57 61.отличаются от соответствующих параметров контроль7 17.5 55.4 13.7 37.9 11.3 28.0 5.35 46.ного образца лишь на участках, находящихся при напылении в слабых магнитных полях. Это свидетельствует о том, что в описанном эксперименте формирование вдоль линии y = -7mm (см. рис. 2). Цифры на одноосной анизотропии на каждом участке пленки прокривых соответствуют координате по оси x выбранного исходит в условиях жесткой конкуренции двух мехалокального участка.

низмов: механизма, связанного с наклонным падением Видно, что все зависимости имеют два минимума и потока атомов на подложку, и ориентационного, обуслодва максимума, характерных для одноосной магнитной вленного внешним постоянным магнитным полем. Как анизотропии. Различие в положении минимумов на крипоказали измерения, магнитное поле способно не только вых Hr() свидетельствует об изменении направления отклонять направление оси анизотропии, сформированоси легкого намагничивания от участка к участку пленки.

ной наклонным напылением в процессе роста пленки, Изменение же разности максимального и минимальноно и сильно уменьшать ее величину. Наиболее ярко го значений резонансных полей на кривых указывает обнаруженный эффект проявился на участке пленки с на неоднородность величины анизотропии. Установлено, координатами (-6; -7) (см. рис. 2 и таблицу). Этот что по площади исследуемого образца изменение ориучасток при напылении находился в сильном поле от ентации оси анизотропии наблюдается в пределах 60, разноименных полюсов двух магнитов, расположенных а поле анизотропии меняется почти в 8 раз. В таблице по одну сторону подложки (рис. 1).

приведены значения углов направления и величины поля одноосной магнитной анизотропии, измеренные для не- Авторы выражают благодарность И.С. Эдельман и скольких локальных участков по краям образца и в его Р.С. Исхакову за плодотворное обсуждение результатов центре. работы.

У контрольного образца в середине пленки Hk 15 Oe, а ось легкого намагничивания наклонена к Список литературы длинной стороне подложки под уголом k 45 —в соответствии с углом падения потока атомов на этот [1] Р. Суху. Магнитные тонкие пленки. Мир, М. (1967). 422 с.

участок при напылении. Небольшое отклонение угла [2] Е.Г. Елисеева, В.П. Кононов, В.М. Попел, Е.В. Тепляков, падения атомов на другие участки подложки, связанное А.Е. Худяков. ПТЭ, 2, 141 (1997).

с условиями напыления, приводит к монотонному [3] Б.А. Беляев, А.А. Лексиков, И.Я. Макиевский, В.В. Тюрнев.

изменению ориентации оси анизотропии в пределах ПТЭ, 3, 106 (1997).

±10. При этом поле анизотропии меняется по площади пленки также монотонно и всего в 2 раза.

Из анализа результатов измерений на образцах, напыленных в неоднородном магнитом поле, и на контрольных образцах хорошо прослеживается корреляция между распределением величины и направления одноосной анизотропии по плоскости пленки и распределением величины и направления приложенного магнитного поля.

В частности, в области пленки x 10 mm (рис. 2), находящейся при напылении в наибольшем и сравнительно однородном магнитном поле, изменения направления оси анизотропии и ее величины по координатам x и y невелики, а главное — монотонны, почти как в контрольном образце. Однако по сравнению с контрольным образцом оси анизотропии на локальных участках повернулись почти на 20 в направлении ориентирующего магнитного поля, и существенно уменьшилась величина анизотропии (см. столбец x = 14 mm в таблице).

На остальной части пленки, расположенной при напылении в неоднородном поле расталкивающихся магнитов (рис. 1), наблюдаются более сильные и к тому Физика твердого тела, 1998, том 40, №




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.