Магніторезистивні властивості плівкових систем на основі Со або Fe і благородних металів

Размещено на http://www.allbest.ru/

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра прикладної фізики

МАГНІТОРЕЗИСТИВНІ ВЛАСТИВОСТІ ПЛІВКОВИХ СИСТЕМ НА ОСНОВІ С_о АБО Fe і БЛАГОРОДНИХ МЕТАЛІВ

Сухін Евген Ігорович

Суми 2016

Вступ

Мета роботи: полягає в отриманні експериментальних результатів стосовно магніторезистивних (класичний магнітоопір (МО), магнітоопір з ГМО та магнітних (намагніченість, коерцитивність та магнітооптичний ефект Керра) властивостей плівкових систем на основі магнітних компонент (Fe, С_о) та благородних металів (Cu, Ag, Au, Pd, Pt ).

Задачі досліджень:

· комплексне дослідження фізичних властивостей плівкових зразків на основі Fe і C_о у вигляді т. р. чи гранульованого сплаву, отриманого методом пошарової або одночасної конденсації із подальшим термовідпалюванням;

· вивчення особливостей структурно-фазового стану;

· аналіз магніторезистивних властивостей;

· вивчення розмірної і концентраційної залежностей МО та узагальнення результатів.

Методи дослідження:

· формування плівкових елементів шляхом вакуумної конденсації;

· дослідження кристалічної структури методом електронної мікроскопії та дифузійних процесів;

· вимірювання опіру і розрахунок магнітоопіру плівкових систем.

Розділ 1. Методика і техніка експерименту

1.1 Дослідження магнітоопору

Рис. 1.1. Ультрависоковакуумні установки UVS 500 BALZERS для отримання зразків (а) та D-356Asslar для їх відпалювання (б)

Рис. 1.2. Блок - схема високо-вакуумної установки:

1 - робочий об'єм;

2 - блок живлення БП - 100;

3 - магніто-розрядний насос;

4 - вакууметр ВІТ-2П;

5 - форвакуумний насос;

6 - вентилі;

7 - електронно-променевагармата;

8 - випарник;

9 - перетворювач ПМТ - 2;

10 - перетворювач ПМІ - 2;

11 - підкладка;

12 - підкладкотримач;

13 - екран;

14 - з'ємний фланець

MO=?R/= ( (1.1)

де RB і R0 - опір плівки при задано муполі і без поля.

Для розрахунку величини АМО для різних плівкових систем:

АМО=(3 (1.2)

де R - значення опору плівки при паралельній і перпендикулярній геометрії вимірювання МО.

1.2 Магнітооптичний ефект Керра

магнітооптичний кристалічний мікроскопія дифузійний

Рис. 1.3. Схематичне зображення взаємної орієнтації вектора поширення світла (k) та намагніченості (М) при спостереженні різних магнітооптичних ефектів Керра:

· полярного (а),

· меридіального (б),

· та екваторіального (в).

Рис. 1.4. Схематичний вигляд автоматизованої установки для вимірювання магнітооптичного ефекту Керра

1.3 Особливості структурно-фазового стану одношарових плівок

Рис. 1.5. Кристалічна структура одношарових плівок Au(25) (а, б), Ag(20) (в, г), Со(20) (д, е) Fe(20) (є, ж) у невідпаленому стані (а, в, д, є) та після відпалювання до 800 К (б, г, е, ж)

1.4 Особливості структурно-фазового стану багатошарових плівкових систем

Рис. 1.6. Дифракційні картини та відповідна мікроструктура плівкової системи Ag(34 нм)/Co(15 нм)/П у невідпаленому стані (а) та після відпалювання до 800 К (б) (загальна концентрація - 32 ат. % Со)



Рис. 1.7. Дифракційні картини та відповідна мікроструктура плівкових систем [Ag(32) + Co(8)]/П (а) та [Ag(12) + Co(29)]/П (б) у невідпаленому стані (ефективна концентрація - 28 та 78 ат. % Со відповідно)

Таблиця 1.1 - Фазовий склад плівкової системи Co(10)/Ag(20)Co(10)/П після конденсації та після термовідпалювання до Tв = 700 та 900 К

Розділ 2. Розмірні залежності магнітоопіру від товщини немагнітного прошарку

2.1 Системи на основі С_о і благородних металів

Рисунок 2.1 - ГМО в плівкових мультишарах з буферними шарами Cr(1,5нм) / [Fe(0,8)/Cr(0,75)]39/Fe(0,8)/Cr(4)/Si та Fe(2)/[Со(0,8)/Cu(0,75)] 59/Со(0,8)/Fe(5)/Si [23].

Рисунок 2.2 - Залежність величини ГМО у мультишарах Co/Cu від товщини неферомагнітного шару. Із роботи [24]

Таблиця 2.1 - Величина магнітоопору у трьох геометріях вимірювання для гранульованих сплавів, сформованих після термовідпалювання тришарових систем Co/Ag/Co до Тв = 700, 800 і 900 К

Рис. 2.3 - Залежність МО від індукції магнітного поля для плівкових систем Co(5)/Ag(10)/Co(5)/П (а-в) таCo(5)/Ag(15)/Co(5)/П (г-е), відпалених до Тв= 800 К. Геометрії вимірювання: поздовжня (а, б), поперечна (в, г) і перпендикулярна (д, е)

Рис. 2.4 - Розмірні залежності магнітоопору для гранульованих сплавів, сформованих після ермовідпалювання тришарових систем Co(5)/Ag(x)Co(5)/П до Тв= 800 (а) та 900 К (б). Геометрія вимірювання: 1 - поздовжня; 2 - поперечна; 3 - перпендикулярна.

2.2 Системи на основі Fe і благородних металів

Таблиця 2.2 - Величина магнітоопору у трьох геометріях вимірювання гранульованих сплавів, сформованих після термовідпалювання тришарових систем Fe/Au/Fe до Тв = 700, 800 і 900 К

Концентрація залежності магнітоопіру (великі концентрації магнітної компоненти )

Рис. 2.5. Залежність величини магнітоопору від концентрації атомів Со при різних температурах вимірювання

4. Магніторезистивні властивості плівок із ГМО і його ознаками

4.1 Магніторезистивні властивості

Рис. 4.1 МО тришарової системи Ag(5)/Fe(10)/Ag(5)/П при різних кутах вимірювання

Рис. 4.2 Залежності коерцитивної сили ВС одношарової плівки

4.2 Магнітні властивості

Рис. 4.3. Залежність коерцитивної сили від концентрації магнітної компоненти при поздовжній (?) та перпендикулярній (?) геометріях вимірювання МОКЕ у системах Fe/Cu/Fe/П (а) та Со/Cr/Со/П (б)

Рис. 4.4. Залежність коерцитивної сили Вс зразків Fe(22)/Cu(12)/Fe(28)/П та Fe(14)/Cr(8)/Fe(18)/П, Co(15)/Cr(18)/Co(20)/П та Co(14)/Cu(24)/Co(20)/П у свіжесконденсованому стані при переході від паралельної до перпендикулярної геометрії вимірювання



Рис. 4.5. Залежності величини МОКЕ у плівковому зразку Сu(10)Co(15)/П у свіже сконденсованому стані та після термообробки до різних температур: а - поздовжня геометрія, в - перпендикулярна геометрія

Рисунок 4.6. - Залежності МОКЕ у невідпаленій плівковій системі



Рис. 4.7. Залежності МОКЕ у системах Fe/Cu/Fe/П (a,в,д) iСо/Cr/Со/П (б, г, є) при різних концентраціях феромагнітної компоненти: поздовжня геометрія (a, б); поздовжня геометрія з поворотом зразка на 90 градусів в площині зразка (в, г); перпендикулярна геометрія (д, є)

Висновки

Методами електронної мікроскопії, ОЕС і ВІМС досліджені структурно - фазовий стан плівкових систем, які можуть бути використані як чутливі елементи термодатчиків.

Размещено на Allbest.ru