WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Для анализа квазистатического перемагничивания обменно-связанных структур в работе [17] предложена другая модель, которая предполагает когерентное вращение намагниченности магнитомягкого слоя. В этом случае взаимодействие между слоями характеризуется удельной поверхностной энергией Es. При этом возникает усредненная по толщине однонаправленная анизотропия с величиной, обратно пропорциональной толщине магнитомягкого слоя. Такая зависимость H от толщины магнитомягкого слоя подтверждается экспериментально [9,11]. При воздействии внешнего магнитного поля H, приложенного в плоскости пленки под углом к ОЛН, вектор намагниченности M магнитомягкого слоя повернется на угол к ОЛН. В этом случае энергию ферромагнитного слоя можно записать в виде ES E = -H · M cos + Ek sin2 - cos, (2) dFM Рис. 2. Угловая зависимость H (a) и зависимость вида петель гистерезиса от H (b) для обменно-связанной пленочной где = -, Ek — константа одноосной анизотропии.

структуры DyCo/NiFe.

Используя традиционный метод счета, получено выражение для петли гистерезиса под любым углом (кроме = 0 и = ). Обнаружено, что при определенном угле >cr наблюдается схлопывание петли гистерепленки под углом = 25. При H = Hk = 15 Oe петля зиса, при этом величина cr определяется отношением еще не становится симметричной.

H/Hk, где H = ES/M · dFM. Из этой модели можно Эти результаты (появление схлопнутой петли гисделать два вывода: во-первых, перемагничивание ферростерезиса) отличаются от экспериментальных данных, магнитного слоя под определенным углом к ОЛН может полученных на пленках NiFe/FeMn [17]. Для анализа происходить за счет процессов вращения вектора M, вокривых перемагничивания обменно-связанных структур вторых, однонаправленную анизотропию можно имитиобычно используют модель, в которой предполагаетровать внешним постоянным магнитным полем H = H.

ся, что намагниченность одного слоя жестко закрепОба вывода получили экспериментальное подтвержделена, а намагниченность второго слоя „закручиваетние, что позволяет говорить о применимости данной мося“ по спирали при наложении внешнего магнитного дели для описания квазистатического перемагничивания поля [19,20]. Аналитическое решение, приведенное в обменно-связанных структур.

работе [20], дает следующие результаты: при перемагничивании вдоль ОЛН ( = 0) для пленок с dFM < Dcr (dcr = 2 · A/MS · Hk · dFM > 12/2, где A — константа Магнитные шумы обменного взаимодействия; MS, Hk и dFM — намагнив ферро-ферримагнитной ченность, поле анизотропии и толщина магнитомягкого пленочной структуре слоя) петля гистерезиса схлопнута и сдвинута по оси полей. Для пленок с dFM > dcr появляется раскрытие Известно, что одним из способов снижения уровня петли гистерезиса, которое увеличивается с ростом dFM.

магнитных шумов устройств на основе тонких магнитМногочисленные эксперименты, проведенные на ных пленок является наложение внешнего магнитного ферро-антиферромагнитных и ферро-ферримагнитных поля, которое приводит к более однородным процессам пленочных структурах, не обнаружили схлопывания перемагничивания. К аналогичным результатам должно петли гистерезиса при перемагничивании вдоль ОЛН приводить использование структур с однонаправленной даже для H HC. Одной из причин этого расхождения анизотропией.

расчетных и экспериментальных данных может быть Нами проведены сравнительные исследования влинеправильная оценка dcr. В работе [20] для обменно- яния внешнего магнитного поля и однонаправленной связанной структуры с параметрами для магнитомягко- анизотропии на магнитные шумы в пермаллоевых пленго слоя MS = 800 Gs, Hk = 3 Oe и величиной обмена ках [22,23]. Исследовались флуктуации эдс поперечA = 10-6 erg/cm3 получено значение dcr = 260 nm. Од- ной индукции при наличии подмагничивающего поля нако эксперименты на пленках NiFe/FeMn показали, (h0, H) вдоль ОЛН и высокочастотного поля вдоль оси что величина обмена на два порядка меньше [21], т. е. трудного намагничивания (ОТН) — Hhf < Hk, H0.

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. Однонаправленная анизотропия в ферро-ферримагнитной пленочной структуре во врешнем магнитном поле записи H3, перпендикулярном плоскости пленки, величиной 400–500 Oe (рис. 4).

В качестве материалов для магнитооптического носителя используются в основном сплавы РЗМ–ПМ.

Основным недостатком в данном случае является необходимость прикладывать большие внешние магнитные поля при записи/стирании и их влияние на электродинамический подвес обоймы фокусирующего объектива, с одной стороны, а также большое время перехода от записи к стиранию, которое лимитируется индуктивностью обмотки источника магнитного поля [24].

Для записи магнитооптической информации на ферроферримагнитных пленочных структурах РЗМ–ПМ/NiFe с обменной анизотропией в нашем случае используется другой принцип [16]. Схема записи представлена на Рис. 3. Зависимость интенсивности магнитных шумов рис. 5. На ферро-ферримагнитную пленочную струкобменно-связанной структуры DyCo/NiFe (1) от величины однонаправленной анизотропии ( H) и контрольной пленки туру (рис. 5,a) накладывается магнитное поле записи NiFe (2) от внешнего постоянного магнитного поля H0.

HR > HC + H (10–15 Oe) антипараллельное исходному состоянию намагниченности в слое 3 (рис. 5,b). Слой в этом поле перемагничивается, а намагниченность слоя 2 не меняется. При нагревании локального участка На рис. 3 приведены зависимости величины магслоя 2 тепловым импульсом до температуры, близкой нитного шума (BN) пленки NiFe в обменно-связанной структуре DyCo/NiFe толщиной 500 nm (кривая 1) от величины поля смещения ( H) и контрольной пленки NiFe, намагниченной внешним магнитным полем (H0) (кривая 2).

Как следует из рис. 3, магнитные шумы в обменносвязанной пленочной структуре значительно меньше, чем в контрольной пленке. Этот результат, по-видимому, обусловлен тем, что действие однонаправленной анизотропии не полностью эквивалентно действию внешнего Рис. 4. Термомагнитная запись информации в пленках РЗМ– поля и обменное взаимодействие в такой структуре ПМ с перпендикулярной магнитной анизотропией. A —подприводит к более однородному намагничиванию магни- ложка, B — излучение, C — домен.

томягкого слоя.

Применение обменно-связанных структур Магнитопленочные материалы с однонаправленной анизотропией находят практическое применение в различных областях техники [2–4]. Остановимся на вопросах использования ферро-ферримагнитных структур РЗМ–ПМ/NiFe с однонаправленной магнитной анизотропией в качестве магнитооптической среды-носителя для магнитной памяти и в устройствах регистрации слабых магнитных полей.

С и с т е м ы п а м я т и. Интерес к использованию таких пленочных структур в качестве элементов магнитооптической памяти в основном связан с возможностью уменьшения энергопотребления и увеличения быстродействия при записи и стирании информации.

Запись магнитооптической информации на пленках с намагниченностью, перпендикулярной плоскости пленки, уже широко используется в дисковых накопителях Рис. 5. Принцип термомагнитной записи информации в для персональных компьютеров. Запись и стирание ин- обменно-связанных пленочных структурах (РЗМ–ПМ)/NiFe.

формации осуществляются термомагнитным способом A-C — то же, что и на рис. 4.

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 74 Г.И. Фролов, В.Ю. Яковчук, В.А. Середкин, Р.С. Исхаков, С.В. Столяр, В.В. Поляков к Кюри (TC), этот участок переходит в парамагнитное для поиска и разведки неглубоко залегающих рудных состояние (рис. 5, c), а магнитное состояние слоя 3 пород и для изучения верхней части разреза при нефпри этом не меняется, так как TC cлоя NiFe TC тегазопоисковых работах [12].

слоя DyCo. За счет энергии обменного взаимодействия между слоями 2 и 3 (при охлаждении) нагретый участок слоя 2 перемагничивается в соответствии с направлени- Заключение ем намагниченности слоя NiFe (рис. 5,d). После окончания воздействия теплового импульса и последующего В работе мы затронули три различных аспекта выключения поля записи инвертированное состояние обменно-связанной ферро-ферримагнитной пленочной магнитного момента этого локального участка слоя 2 со- структуры, состоящей из магнитожесткого слоя, в кахраняется, что соответствует записи бита информации, честве которого были использованы аморфные пленочв то время как намагниченность в локальном участке ные сплавы редкоземельных и переходных металлов, и слоя 3 приобретает неравновесную (геликоидальную) магнитомягкого пермаллоевого слоя, а именно механика магнитную структуру (рис. 5,d) и представляет собой формирования обменной связи между слоями, особенносжатую „спиновую пружину“. Считывание информации сти магнитных свойств данной структуры и применение осуществляется с помощью полярного магнитооптиче- таких структур. Несмотря на то что в данном направского эффекта Керра.

лении уже проделана большая и ценная работа, все Для стирания информации достаточно нагреть выдееще существуют пробелы в понимании изучаемых здесь ленный локальный участок слоя 2 до температуры Кюявлений. В то же время широкие возможности пракри. При этом исчезает обменное взаимодействие этого тического применения таких композитных материалов участка со слоем 3 и намагниченность в локальном позволяют сделать вывод о перспективности дальнейших участке слоя 3 устанавливается в направлении намагисследований в данной области.

ниченности основного слоя („спираль раскручивается“).

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ После окончания импульса в процессе охлаждения ло(проект № 04-02-16099-a).

кального участка слоя 2 намагниченность в нем за счет обменного взаимодействия со слоем 3 изменяет свое направление и записанная информация исчезает.

Список литературы Таким образом, поскольку в нашем случае для записи информации требуемое магнитное поле записи [1] Meiklejohn W.H., Bean C.P. // Phys. Rev. 1956. Vol. 102.

HR HC + H много меньше, чем поле записи в обычP. 1413–1418.

ных РЗМ–ПМ, а для стирания информации магнитное [2] Tsang C., Fantana R.E. // IEEE Trans. Magn. 1982.

поле вообще не требуется, то энергия магнитного поля, Vol. MAG-18. P. 1149–1154.

потребляемая при записи/стирании информации суще[3] Ведяев А.В. // УФН. Т. 72. № 8. C. 1458–1461.

ственно уменьшается. В то же время низкие значения [4] Lenssen K.M.H., Vierman A.F.M.,Doukers J.J.T. // J. Appl.

магнитного поля при записи, позволяющие формировать Phys. 1997. Vol. 87. P. 4915–4918.

импульсы H3 длительностью единиц наносекунд, и от- [5] Nogues J., Shuller I.K. // J. Magn. Magn. Mat. 1999. Vol. 192.

P. 203–232.

сутствие необходимости коммутации магнитного поля [6] Йелон А.Н. Физика тонких пленок. М.: Мир, 1973. С. 228– в процессе записи и стирания позволяют обеспечить 333.

более высокое быстродействие. Следует особо отметить, [7] Середкин В.А., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. // Письма ЖТФ.

что все положительные качества слоя РЗМ–ПМ сохра1983. Т. 9. Вып. 23. С. 1446–1449.

няются.

[8] Cain W.C., Meiklejohn W.H., Kryder M.H. // J. Appl. Phys.

Магнитопленочные магнитометры. На 1987. Vol. 68. N 8. P. 4170–4173.

базе ферро-ферримагнитной пленочной структуры с [9] Cередкин В.А., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. // ФММ. 1987.

однонаправленной анизотропией был разработан магТ. 63. № 3. C. 457–462.

нитометр для регистрации слабых магнитных полей [10] Hellman F., Dover R.B., Gyorgy E.M. // Appl. Phys. Lett.

исследована зависимость магнитных шумов устройства 1987. Vol. 50. N 5. P. 296–298.

от статических характеристик магнитопленочной струк- [11] Cain W.C., Kryder M.H. // J. Appl. Phys. 1990. Vol. 67. N 9.

P. 5722–5724.

туры и режимов возбуждения [22,23]. Принцип действия [12] Бабицкий А.Н., Блинников Е.П., Владимиров А.Г. и др. // прибора аналогичен принципу действия магнитометра Геофиз. аппаратура. 1991. № 94. C. 21–28.

на цилиндрических магнитных пленках [25]. Однако [13] Cередкин В.А., Исхаков Р.С., Яковчук В.Ю. и др. // ФТТ.

использование обменно-связанной пленочной структуры 2003. Т. 45. Вып. 5. С. 883.

в качестве чувствительного элемента магнитометра поз[14] Исхаков Р.С., Середкин В.А., Столяр С.В. и др. // Письма волило резко снизить уровень низкочастотных шумов, в ЖЭТФ. 2004. Т. 80. Вып. 10. С. 743–746.

который составил 2 · 10-11 T · Hz-1/2 на частоте 1 Hz.

[15] Исхаков Р.С., Середкин В.А., Столяр С.В. и др. // Письма Были проведены полевые испытания прибора, которые в ЖЭТФ. 2002. Т. 76. Вып. 11. С. 779.

показали, что он может быть использован в геофизике, [16] Середкин В.А., Столяр С.В., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. // в частности при проведении электроразведочных работ Письма в ЖТФ. 2004. Т. 30. Вып. 19. С. 46–51.

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. Однонаправленная анизотропия в ферро-ферримагнитной пленочной структуре [17] Глазер А.А., Потапов А.П., Тагиров Р.И., Шур Я.С. // ФТТ.

1966. Т. 8. Вып. 10. С. 3022–3031.

[18] Ерухимов М.Ш., Середкин В.А. // ФММ. 1977. Т. 44. № 7.

C. 757–760.

[19] Ahoroni A., Frei E.H., Strikman H. // J. Appl. Phys. 1959.

Vol. 30. N 12. P. 1956–1961.

[20] Cаноян Ю.Г., Егиян К.А. // ФММ. 1974. Т. 38. No 2.

C. 231–239.

[21] Jungblut R., Coehoorn R., Johnson M.T. et al. // J. Appl. Phys.

1994. Vol. 75. N 10. P. 6659–6664.

[22] Поляков В.В., Фролов Г.И. Магнитные материалы для радиоэлектроники. Красноярск, 1982. С. 179–185.

[23] Поляков В.В., Владимиров А.Г., Середкин В.А. Аморфные пленочные сплавы переходных и редкоземельных металлов. Красноярск, 1988. С. 219–223.

[24] Патент США. № 4610009. G 11B13/04.02.09.86.

[25] Chiron G., Delapierre G. // IEEE Trans. Magn. 1979.

Vol. Mag-15. P. 1815–1818.

Pages:     | 1 ||



© 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.