Вплив процесів фазоутворення на магнітні і магніторезистивні властивості приладових структур на основі Fe (Co) та Gd

Abstract

Дисертація присвячена встановленню загальних закономірностей у магнітних і магніторезистивних властивостях приладових структур на основі плівкових нанорозмірних систем із перехідних феромагнітних (Fe, Co) і рідкоземельного (Gd) металів та з’ясуванню впливу на них процесів фазоутворення й орієнтації зразка у зовнішньому магнітному полі. Установлено взаємозв’язок між особливостями структурно-фазового стану приладових структур у вигляді тришарових плівкових систем і мультишарів та їх магнітними й магніторезистивними властивостями. Показано, що при зміні товщини прошарку з ка-Gd залежність магнітоопору і коерцитивної сили має осцилюючий характер, який зникає при переході прошарку Gd у кристалічний стан. Утворення на інтерфейсах ферімагнітного твердого розчину (Fe (Со), Gd) призводить до істотних змін магнітних властивостей. Досліджено вплив орієнтації зразка у зовнішньому магнітному полі на величину магнітоопору, коерцитивної сили та намагніченості плівкових систем. Проведено розрахунок величини чутливості до магнітного поля та прямокутності петель гістерезису плівкових систем. Запропоновано можливі області використання плівкових систем на основі Fe (Co) і Gd.

Диссертация посвящена установлению общих закономерностей в магнитных и магниторезистивных свойствах приборных структур на основе пленочных наноразмерных систем с переходных ферромагнитных (Fe, Co) и редкоземельного (Gd) металлов и выяснения влияния на них процессов фазообразования и ориентации образца во внешнем магнитном поле. Установлена взаимосвязь между особенностями структурно-фазового состояния приборных структур в виде трехслойных пленочных систем и мультислоев с их магнитными и магниторезистивными свойствами. Показано, что в трехслойных пленках Fe (Co)/Gd/Fe (Co) в случае, когда слой с Gd находится в кристаллическом состоянии, происходят послойное перемагничивание и рост величины коэрцитивной силы относительно пленок, в которых слой с Gd находится в квазиаморфном состоянии. В мультислоях [Co/Gd] при увеличении количества фрагментов происходит рост величины коэрцитивной силы, а также остаточной намагниченности и намагниченности насыщения за счет размытия интерфейсов и увеличения концентрации ферромагнитной компоненты, соответственно. Установлено, что при изменении толщины слоя с ка-Gd зависимость магнитосопротивления и коэрцитивной силы имеет осциллирующий характер, исчезающий при переходе слоя Gd в кристаллическое состояние. Увеличение количества повторений в мультислоях [Co/Gd] приводит к росту величины магнитосопротивления. Экспериментально показано, что термообработка во всех случаях приводит к изменению магнитных и магниторезистивных свойств за счет изменения структурно-фазового состояния, а именно рекристаллизации, частичного окисления и диффузных процессов, в результате которых на интерфейсах образуется аморфный твердый раствор (Fe (Со), Gd) с ферримагнитним упорядочением, что приводит к исчезновению антиферромагнитного взаимодействия между слоями. Исследовано влияние ориентации образца во внешнем магнитном поле на величину магнитосопротивления, коэрцитивной силы и намагниченности пленочных систем. Проведен расчет величины чувствительности к магнитному полю и прямоугольности петель гистерезиса пленочных систем. Предложены возможные области использования пленочных систем на основе Fe (Co) и Gd.

The thesis is devoted to determination of general patterns in magnetic and magnetoresistive properties of device structures based on the nanoscale film systems of ferromagnetic transition (Fe, Co) and rare earth (Gd) metals and investigation of the influence on the processes of phase formation and orientation of the sample in an external magnetic field. The relationship between the peculiarities of structural and phase state of device structures in the form of three-layer film systems and multilayers and their magnetic and magnetoresistive properties are established. It is shown that by changing the thickness of the layer of the qa-Gd dependence of magnetoresistance and coercive force has oscillating character which transition layer of Gd disappears in the crystalline state. Formation on interfaces ferrimagnetic solid solution (Fe (Со), Gd) leads to significant changes of magnetic properties. The influence of the sample orientation in an external magnetic field on the value of the magnetoresistance, the coercive force and magnetization of film systems are investigated. The value of sensitivity to the magnetic field and the squareness of the hysteresis loops of film systems are calculated. The possible fields of application of the film systems based on Fe (Co) and Gd are proposed.