WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

симальное изменение относительного сопротивления На рис. 3 представлены измеренные зависимости отобразца при изменении поля (3) становится меньше, носительного изменения сопротивления для структуры чем при = 90, что и показывают экспериментальFeMn (15 nm)-Py (10 nm) при = 0 и 90. С увеличениные результаты. При уменьшении величины поля векем угла зависимости трансформируются от кривых тор намагничивания стремится занять положение вдоль к кривым 2 (рис. 3) и носят более сложный характер при оси легкого намагничивания (угол стремится к нупромежуточных значениях угла. Эти зависимости можно левому значению), а сопротивление достигнет своего качественно объяснить так же, как и в случае образцов максимума. Затем при изменении полярности поля и с одной пленкой Py (рис. 2).

его увеличении по абсолютной величине происходит Из экспериментальных результатов следует, что в следующее. При полях, близких к величине коэрциисследуемых структурах FeMn-Py имеется ось анитивной силы, когда в образце резко возрастает объзотропии, направленная перпендикулярно длинной оси ем доменных границ, эффективное значение угла отклоняется от нулевого значения, следовательно, сопротивление образца уменьшается (узкие провалы на рис. 2, для = 60 и 30). При малых значениях угла <20 R/R не возрастает во всем диапазоне изменения магнитного поля. При полях, равных коэрцитивной силе, происходит изменение направления намагниченности на обратное, и в этот момент, как уже говорилось, эффективный вектор намагниченности занимает промежуточные положения (эффективное значение угла отклоняется от нулевого значения), и R/R стремится к минимуму (узкие провалы, см.

рис. 2 для = 0). Такое состояние намагниченности является метастабильным и с дальнейшим ростом поля происходит скачкообразное изменение направления вектора эффективной намагниченности (ориентационный Рис. 3. Зависимость относительного изменения сопротивлефазовый переход). Провалы на кривых для = 0 нония структуры FeMn-Py от приложенного магнитного поля, сят характерный несимметричный вид с одним крутым направленного под углом в плоскости образца. Кривые 1 — склоном, что и отражает скачкообразный характер изме = 0, 2 —90. HC и HC — коэрцитивная сила, измеренная нения намагниченности при преодолении коэрцитивной при возрастании и убывании поля соответственно. HS —магсилы. нитное поле насыщения, измеренное при возрастании поля.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 76 А.В. Медведь, Р.Г. Крышталь, А.И. Крикунов образцов. Таким образом, пленка FeMn в структуре, изготовленной по описанной выше технологии, создает ось анизотропии в пленке Py в направлении, перпендикулярном длинной оси образцов. Отметим, что аналогичное поведение оси анизотропии наблюдалось и другими авторами для структур с другим материалом нижнего слоя [11]. Физические причины такого поворота оси намагниченности (оси анизотропии) к настоящему времени не выяснены.

Так как магнетосопротивление прямо пропорционально квадрату намагниченности [12], то половинная ширина вдоль оси H колоколообразных кривых, описывающих зависимости сопротивления от величины поля, определяется магнитным полем насыщения HS, при Рис. 4. Зависимость относительного изменения сопротивлекотором наступает насыщение намагниченности образца ния пленки Py от приложенного магнитного поля, направи сопротивление перестает изменяться при изменении ленного под прямым углом к электрическому току и под углом к плоскости образца. Кривые 1 — = 90, 2 — 80, поля. На самом деле зависимость сопротивления от 3 —70 измерены при возрастающем поле; кривые 1a — поля, постоянно уменьшаясь, остается ненулевой вплоть = 90, 2a —80, 3a —70 измерены при убывающем поле.

до больших значений полей, для определения полуширины этой колоколообразной кривой на практике следует определиться, на каком уровне от максимума (минимума) кривой следует ее измерять, например, по умолчанию“ предполагалось, что при перемагничивании уровню 0.2 ( R/R)max, как это делалось в [7]. Так, пленок поворот векторов намагниченности происходит для исследованного образца (рис. 2) с одинарной пленлишь в плоскости образца.

кой Py для = 90 HS = 5 Oe, а для образца структуры Зависимости R/R от приложенного поля, измеренFeMn-Py при = 0 (рис. 3) HS = 12.5Oe.

ные при возрастании поля и при убывании, как видКак видно из рис. 2 и 3, коэрцитивная сила HC надежно из рис. 2 и 3, являются практически зеркальным но определяется при всех углах. Так, для одинарной отражением друг друга относительно прямой H = 0, пленки Py при = 0 HC = 2 Oe, для пленки Py в струкоткуда следует, что коэрцитивная сила при перемагнитуре с FeMn при = 90 HC = 3.5 Oe из измерений при чивании не зависит от того, возрастало или убывало возрастающем поле и HC = 3.0 Oe — при убывающем.

поле при измерении кривых перемагничивания. Если Погрешность измерений поля в этих экспериментах коэрцитивные силы, определенные из этих разных крибыла не более ±1/4Oe.

вых, будут различными, то это будет означать, что в Более высокие значения коэрцитивности и полей наобразце имеется смещение намагниченности, вызываесыщения измерялись в образцах при перемагничивании мое взаимодействием ферромагнитной пленки с антив направлении, перпендикулярном плоскости подложки ферромагнитной [8], а кривые перемагничивания должны образцов. Образцы при таких измерениях закреплялись быть зеркальным отражением друг друга относительно на поворотном столике так, чтобы длинная ось образца прямой H = HB, где HB и будет мерой смещения была перпендикулярна плоскости столика. Обозначим намагниченности. Некоторое малое различие значений буквой угол между направлением поля и нормалью к коэрцитивной силы, полученное из результатов, предплоскости подложки. На рис. 4 представлены зависимоставленных на рис. 3, по-видимому, связано с погрешсти сопротивления образца с пленкой Py при нескольких ностями измерений, а не со смещением намагничензначениях угла. Поле насыщения, измеренное из этих ности. Существенная величина смещения намагничензависимостей, равнялось 83, 50 и 21 Oe, а коэрцитивная сила — 27.5, 16.5 и 6 Oe для углов 90, 80 и 70 ности была измерена нами с использованием эффекта АМС в многослойных образцах FeMn-Py-SiC-Py, как соответственно. С уменьшением угла кривые все больше уже сообщалось нами в [9]. На рис. 5 представле„прижимаются“ к оси ординат и при = 0, совпадают ны результаты измерения АМС многослойной структус кривыми, показанными на рис. 2 для случая, когда ры FeMn (15 nm)-Py (10 nm)-SiC (1.5 nm)-Py (10 nm) направление поля образует прямой угол с направлением на ситалловой подложке в зависимости от величины тока в плоскости образца. Эти результаты понятны, так как при такой геометрии эксперимента вектор намагни- магнитного поля, направленного вдоль длинной оси образца. Из рисунка видно, что каждая кривая имеет чивания „выходит“ из плоскости образца, и при пленке по два узких минимума. Один минимум соответствует наноразмерной толщины такое направление является энергетически невыгодным, и требуются большие поля полю перемагничивания пленки Py, не граничащей с для насыщения. Эти результаты подтверждают правиль- антиферромагнитным слоем FeMn, а второй — полю ность приведенных выше объяснений эксперименталь- второй пленки Py, в которой имеется смещение поля ных результатов (рис. 2) в той их части, когда „по перемагничивания из-за обменного взаимодействия со Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. Измерения магнитных параметров электропроводящих магнитных пленок наноразмерной толщины... Заключение Таким образом, измерения анизотропного магнитосопротивления как функции внешнего магнитного поля, приложенного в различных направлениях в электропроводящих магнитных пленках наноразмерной толщины и многослойных структурах, содержащих такие пленки, позволяют определить ряд основных магнитных параметров: направление оси анизотропии, магнитного поля насыщения, коэрцитивной силы и обменного смещения поля перемагничивания. Измерения могут быть произведены и для магнитных пленок, шириной менее 100 µm, что трудно сделать стандартными методами даже с Рис. 5. Зависимость относительного изменения сопротивлеиспользованием специальной магнетометрической аппания многослойной структуры FeMn-Py-SiC-Py от прилоратуры.

женного магнитного поля, направленного вдоль длинной оси Предлагаемая методика продемонстрирована для плеобразца. 1 — измерения при возрастающем поле, 2 —при нок Py наноразмерной толщины и нескольких многоубывающем. HEB и HC2 — величина обменного смещения и кослойных структур, содержащих такие пленки и имеющих эрцитивная сила для ферромагнитной пленки Py, граничащей с форму узких полосок шириной 100 µm. Было обнаружеантиферромагнитной пленкой FeMn, HC1 — коэрцитивная сила но, что ось анизотропии в пленке Py всегда повернута для пленки Py не граничащей с пленкой FeMn.

на 90 в структуре пленка FeMn-пленка Py относительно оси анизотропии в пленке Py без подслоя FeMn при всех прочих одинаковых условиях их изготовления.

слоем FeMn. Минимумы, измеренные при возраста- Описанная методика измерения магнитных параметров может оказаться полезной как при изготовлении ющем и убывающем поле, оказываются смещенными спин-туннельных переходов для контроля параметров относительно друг друга из-за коэрцитивности в магмагнитных пленок, так и для анализа параметров уже нитных пленках. Из этих кривых следует, что HC1 = 4, изготовленных переходов.

HC2 = 7.5, HEB = 39 Oe. Тот факт, что HC1 = HC2, по видимому, связан с некоторым магнитостатическим взаАвторы выражают благодарность С.И. Касаткину имодействием „свободной“ пленки Py и пленки Py за любезно предоставленную структуру FeMn-Pyс антиферромагнитным закреплением. При небольшом SiC-Py и результаты измерения ее параметров индукциотклонении угла от нуля (< 20) между направлением онным методом. Авторы благодарны П.Е. Зильберману и внешнего магнитного поля и длинной осью образца Э.М. Эпштейну за полезные обсуждения работы.

минимумы постепенно „сближаются“ и „смещаются“ в Работа выполнена при поддержке Российского сторону нулевых магнитных полей. Дальнейшее увелифонда фундаментальных исследований, грант чение угла приводит к более сложному виду кривых офи-№ 04-02-08248.

(кроме минимумов возникают и максимумы), и при = 90 локальные максимумы полностью сливаются, кривая имеет один максимум при H = 0 и длинные „крыСписок литературы лья“, простирающиеся в обе стороны по оси абсцисс.

Качественно наблюдаемые зависимости на рис. 5 можно [1] Гуляев Ю.В., Зильберман П.Е., Эпштейн Э.М. // Радиотехника. 2003. № 8. С. 31–35.

объяснить аналогичным образом, как это сделано при [2] Tong Zhao, Kunliang Zhang, Hideo Fujiwara // JAP. 2002.

объяснении экспериментальных кривых, представленных Vol. 91. N 10. P. 6890–6892.

на рис. 2 для случая = 0. Измерения коэрцитивной [3] Franco V., Ramos-Martos J., Conde A. // Rev. Sci. Instrum.

силы и обменного смещения поля перемагничивания в 1996. Vol. 67. N 12. P. 4167–4170.

такой многослойной структуре, до формирования из них [4] Fassbender J. // Spin dynamics in confined magnetic образцов в виде полосок, проводились также и индукstructures II // Ed. by B. Hillebrands, K. Ounadjela. Berlin:

ционным методом [13] (к сожалению, он не позволяет Springer, 2003.

[5] Milelr B.H., Dan Dahlberg E. // Appl. Phys. Lett. 1996.

измерить параметры магнитных пленок в виде полосок Vol. 69. N 25. P. 3932–3934.

шириной менее 100 µm). С учетом размагничивающего [6] Burholz K.-U., Mattheis R. // IEEE Trans. On Magnetics.

фактора формы образцов и закрепления зигзагообразных 2002. Vol. 38. N 5. P. 2767–2769.

доменных границ на краях полосок получено удовлетво[7] Чеботкевич Л.А., Воробьев Ю.Д., Самардак А.С. и др. // рительное согласие результатов, измерения с испольФТТ. 2003. Т. 45. Вып. 5. С. 863–866.

зованием эффекта АМС (HEB = 39 Oe) и стандартного [8] Wang D., Nordman C., Daughton J.M. et al. // IEEE Trans.

индукционного метода (HEB = 42 Oe). on Magnetics. 2004. Vol. 40. N 4. P. 2269–2271.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 78 А.В. Медведь, Р.Г. Крышталь, А.И. Крикунов [9] Медведь А.В., Крышталь Р.Г., Крикунов А.И. и др. // Письма в ЖТФ. 2005. Т. 31. Вып. 20. С. 44–46. (Medved A., Kryshtal R., Krikunov A. et al. // Int. Conf. „Micro- and nanoelectronics 2005“. Moscow–Zvenigorod, Russia. 2005.

P. PI-33).

[10] Shpiro A. Two problems in spin-dependent transport in metallic magnetic multylayers. Ph.D. Thesis. Dept. of Physics.

New York University, USA, 2004.

[11] Wang T.G., Pitford-Long A.K. // J. of Magnetism and Magnetic Materials. 2004. Vol. 279. P. 82–90.

[12] Бонч-Бруевич В.А., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1977. 677 с.

[13] Муравьёв А.М., Касаткин С.И., Попадинец Ф.Ф. // Заводская лаборатория. 2001. № 7. С. 23–26.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып.

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.