Please use this identifier to cite or link to this item: https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/80539
Or use following links to share this resource in social networks: Recommend this item
Title Magnetic and Magnetoresistive Properties of Thin Film Alloys Based on Cobalt and Copper
Other Titles Магнітні та магніторезистивні властивості тонкоплівкових сплавів на основі кобальту і міді
Authors Shpetnyi, Ihor Oleksandrovych  
ORCID http://orcid.org/0000-0002-6124-4696
Keywords гігантський магнітоопір
твердий розчин
спін-залежне розсіювання
анізотропія
коерцитивність
суперпарамагнетизм
гранульований стан
giant magnetoresistance
solid solution
spin-dependent scatterin
anisotropy
coercivity
superparamagnetism
granular state
Type Article
Date of Issue 2020
URI https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/80539
Publisher Sumy State University
License In Copyright
Citation Shpetnyi, I.O. Magnetic and Magnetoresistive Properties of Thin Film Alloys Based on Cobalt and Copper [Текст] / I.O. Shpetnyi // Журнал нано- та електронної фізики. – 2020. – Т. 12, № 5. – 05030. – DOI: 10.21272/jnep.12(5).05030.
Abstract У даній роботі представлені результати дослідження впливу розмірного та концентраційного ефектів на структурно-фазовий стан, магніторезистивні та магнітні властивості відпалених при TВ = 700 K зразків тонкоплівкових сплавів на основі Co і Cu товщиною d = 40 нм у широкому діапазоні загальних концентрацій Co (18 ≤ cCo ≤ 69 ат. %). Зразки отримували методом одночасного випаровування у вакуумі з використанням двох незалежних електронних гармат. Встановлено, що зразки тонкоплівкових сплавів із загальною концентрацією кобальту cCo ≤ 22 ат. % характеризуються переважно суперпарамагнітним станом, при якому гранули ГЩП-Co розміром L = 5÷12 нм були розміщені в матриці твердого розчину (т.р.) Cu(Co) на основі ГЦК-Cu. Збільшення загальної концентрації Co у плівковому сплаві до cCo = 37 ат. % призвело до збільшення розмірів магнітних гранул до L = 7÷20 нм та зменшення відстані між ними. У зразках плівкових сплавів з концентрацією кобальту 56 ≤ cCo ≤ 69 ат. % гранули ГЩП-Co розміром L = 8÷25 нм об’єднувалися у феромагнітні кластери, а об’єм між кластерами був заповнений т.р. ГЦК-Cu(Co). Максимальні значення ГМО, виміряні у зовнішньому магнітному полі Hмакс = 15 кЕ при кімнатній температурі, було отримано для зразка з загальною концентрацією кобальту cCo = 22 ат.%. Амплітуда значень ГМО при цьому становила 3.8 % та 4.1 % у перпендикулярній та поздовжній геометріях вимірювання відповідно. Плівкові сплави з загальною концентрацією кобальту 18 ≤ cCo ≤ 22 ат. % характеризувалися ізотропним магнітоопором. Зростання загальної концентрації кобальту у плівковому сплаві до cCo ≥ 28 ат. % призвело до виникнення магнітної анізотропії та анізотропного магнітоопору. Це може бути пов’язано з появою феромагнітних взаємодій між гранулами кобальту. Низькотемпературні вимірювання магнітоопору при Твим = 5 К зразка плівкового сплаву з загальною концентрацією кобальту cCo = 18 ат. % показали зростання амплітуди ГМО в 2,1 рази (ГМО = 11.1 %) порівняно з амплітудою ГМО = 5.18 %, виміряною при кімнатній температурі у зовнішньому магнітному полі Hмакс = 90 кЕ. При збільшенні температури вимірювання до Твим = 350 K амплітуда ГМО зменшилася і становила 4,5 %. Це пов’язано із збільшенням розсіювання електронів на фононах з ростом температури.
This work presents the results of a study of the influence of dimensional and concentration effects on magnetoresistive and magnetic properties and structural-phase state of annealed at Ta = 700 K samples of thin film alloys based on Co and Cu with thickness d = 40 nm in a wide range of total concentrations of Co (18 ≤ cCo ≤ 69 at. %). The samples were obtained by the method of co-evaporation in vacuum using two independent electron guns. It was found that samples of thin film alloys with a total concentration of cobalt cCo ≤ 22 at. % are characterized mainly by a superparamagnetic state in which hcp-Co granules with size L = 5÷12 nm were placed in a matrix of Cu(Co) solid solution (s.s.) based on fcc-Cu. The increase in the total concentration of Co in thin film alloys to cCo = 37 at. % led to an increase in the size of the magnetic granules to L = 7÷20 nm and a decrease in the distance between them. In samples of thin film alloys with a cobalt concentration of 56 ≤ cCo ≤ 69 at. %, hcp-Co granules with size L = 8÷25 nm were combined into ferromagnetic clusters, and the volume between the clusters was filled with fcc-Cu(Co) s.s.. The maximum giant magnetoresistance (GMR) values, measured in an external magnetic field Hmax = 15 kOe at room temperature, were obtained for a sample with a total concentration of cobalt cCo = 22 at. %. The amplitude of GMR values was 3.8 % and 4.1 % in the perpendicular and longitudinal measurement geometries, respectively. Thin film alloys with a total cobalt concentration of 18 ≤ cCo ≤ 22 at. % were characterized by isotropic magnetoresistance. The increase in the total concentration of cobalt in thin film alloys to cCo ≥ 28 at. % led to the emergence of magnetic anisotropy and anisotropic magnetoresistance. This may be due to the appearance of ferromagnetic interactions between cobalt granules. Low-temperature measurements of magnetoresistance at Тmeas = 5 K of the sample with a total cobalt concentration cCo = 18 at. % showed an increase in the amplitude of GMR by 2.1 times (GMR = 11.1 %) compared with the amplitude of GMR = 5.18 % measured at room temperature in an external magnetic field Hmax = 90 kOe. With increasing measurement temperature to T = 350 K the amplitude of GMR decreased and amounted to 4.5 %. This is due to the increase in electron scattering by phonons with increasing temperature.
Appears in Collections: Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)

Views

China China
135872
Germany Germany
2817
Greece Greece
1
India India
1
Iran Iran
67936
Ireland Ireland
14714
Lithuania Lithuania
1
Singapore Singapore
1
Sweden Sweden
1
Taiwan Taiwan
1
Turkey Turkey
1
Ukraine Ukraine
2828601
United Kingdom United Kingdom
135871
United States United States
26034581
Unknown Country Unknown Country
30208926
Vietnam Vietnam
988525

Downloads

China China
21860235
France France
13511550
Germany Germany
17685893
India India
1
Indonesia Indonesia
1
Iran Iran
67935
Ireland Ireland
29425
Lithuania Lithuania
1
Netherlands Netherlands
1
Singapore Singapore
26034584
Slovakia Slovakia
1
South Korea South Korea
1
Ukraine Ukraine
988523
United Kingdom United Kingdom
1
United States United States
30208925
Vietnam Vietnam
988526

Files

File Size Format Downloads
Shpetnyi_jnep_5_2020.pdf 658.37 kB Adobe PDF 111375603

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.