Магнітодеформаційний ефект у плівкових матеріалах на основі феромагнітних і немагнітних металів

Abstract

Дисертацію присвячено комплексному дослідженню структурно-фазового стану, тензорезистивних і магнітодеформаційних властивостей в коефіцієнті тензочутливості та МОКЕ плівок на основі феромагнітних (Co, Fe) і немагнітних (Cu, Ag, Au, Pt) металів. Установлено, що в магнітному полі спостерігається тенденція як до зростання, так і до спадання КТ в залежності від інтервалу деформації та типу досліджуваної плівки, в порівнянні з КТ при деформації за відсутності магнітного поля. Для одношарових плівок Со, здеформованих в області пластичності, КТ зростає на 25 %, а в області пружності - зменшується на 22 %. Двошарові плівкові системи Сo/Cu (Δεl = (0 - 0,4) %) та Co/Ag (Δεl = (0 - 2) %) характеризуються додатнім магнітодеформаційним ефектом. Проведено дослідження магнітодеформаційного ефекту в МОКЕ. Встановлено, що деформація зразків призводить до зміни коерцитивності та кута повороту Керра. Зокрема, в поперечній геометрії вимірювання коерцитивна сила зростає у плівках Co/Au, та зменшується у плівках Со, Co/Cu. Fe/Pt Запропоновано феноменологічну модель магнітодеформаційного ефекту в опорі для двошарових плівкових систем, яка дозволила розрахувати величину тензометричної характеристики.

Диссертация посвящена комплексному исследованию структурно-фазового состояния, тензорезистивных и магнитодеформационных свойств в коэффициенте тензочувствительности и МОКЭ пленок на основе ферромагнитних (Сo, Fe) и немагнитных (Cu, Ag, Au, Pt) металлов. Установлено, что в магнитном поле наблюдается тенденция, как к возрастанию, так и к уменьшению КТ в зависимости от интервала деформации образцов и типа исследованной пленки, по сравнению с КТ при деформации при отсутствии магнитного поля. Для однослойных пленок Со, сдеформированных в области пластичности величина КТ возрастает на 25%, а в области упругости – уменьшается на 22%. Среднее значение магнитного коэффициента тензочувствительности в упругом интервале деформации = -7,4 Тл-1, а в пластическом - = 8,3 Тл-1 . Двухслойные пленочные системы Co/Cu (Δεl = (0 - 0,4) %) и Co/Ag (Δεl = (0 - 2) %) характеризуются положительным магнитодеформационным эффектом. Магнитодеформационные свойства в двухслойных пленках проявляются лучше, чем в однослойных, о чем можно судить из величины среднего значения МККТ, которая для системы Co/Cu равна 12 Тл-1, а для системы Co/Ag – 13,5 Тл-1. Кроме того, следует отметить, что в области пластичности с ростом толщины образцов наблюдается увеличение значения коэффициента тензочувствительности в процессе продольной деформации, что связано з усилением зернограничного рассеивания электронов и увеличением чувствительности к деформации. Проведены исследования магнитодеформационного эффекта в МОКЭ. Установлено, что деформация образцов приводит к изменению коэрцитивной силы и кута поворота Керра. В частности, в поперечной геометрии измерения коэрцитивная сила увеличивается для пленок Co/Au, и уменьшается для пленок Co, Co/Cu, Fe/Pt. Деформация образцов приводит к уменьшению угла поворота Керра, что объясняется уменьшением (дроблением) доменов в процессе приложения растягивающей деформации. Предложено феноменологическую модель магнитодеформационного эффекта в коэффициенте тензочувствительности для двухслойных пленочных систем, в рамках которой в общем виде проанализирована зависимость коэффициента тензочувствительности от величины магнитного поля. Произведен расчёт тензометрической характеристики, по величине которой можно судить о влиянии на удельное сопротивление одновременно двух факторов: деформации и магнитного. Были исследованы однослойные пленки и двухслойные пленочные системы типа «бипластина» или твердый раствор. Установлено, что основную роль играет общеая толщина пленочной системы, а не толщина отдельных слоев системы или концентрация атомов компонент.

The thesis is devoted to complex research of phase and structural state, strain and magnetostrain properties in strain coefficient and MOKE of films based on ferromagnetic (Co, Fe) and nonmagnetic (Cu, Ag, Au, Pt) metals. It was found, that in magnetic field the tendency to increase or decrease strain coefficient is observed as compared with strain coefficient measured in conditions of a magnetic field absence. It is depend on strain interval and the type of studing film. For single-layer films the strain coefficient increases to 25 % in the plastic range and decreases to 22 % in the elastic range. Two-layers films system Co/Cu (Δεl = (0 - 0,4) %) and Co/Ag (Δεl = (0 - 2) %) are characterized by a positive magnetostrain effect. The research of magnetostrain effect in MOKE was carried out. It was found, that the deformation of the samples causes a change in coercivity and Kerr rotation angle. In particular, in transverse geometry measurement the coercive force is increasing in the films Co/Au. The coercive force is decreasing in the films Co, Co/Cu and Fe/Pt. A phenomenological model magnetostrain effect in support for bilayer film systems that allowed to calculate the value of gauge characteristics.