Thickness Dependent Magnetic Study of Fe Thin Films

Abstract

У роботі вивчено магнітні властивості плівок Fe різної товщини (150, 200, 300 і 400 Å), нанесених на підкладку з термополірованого скла методом електронно-променевого (EB) осадження. Дослідження було спричинене відсутністю даних про нанесені випаровуванням плівки Fe у заданому діапазоні товщин. Для порівняння також було досліджено магнітні властивості плівки Fe товщиною 300 Å, нанесеної методом іонно-променевого напилення (IBS). Магнітні властивості, такі як коерцитивність, намагніченість насичення, залишкова намагніченість тощо, були отримані з аналізу петель M-H при кімнатній температурі, а варіація цих параметрів корелювала з товщиною плівки. Всі плівки демонструють високу анізотропію по відношенню до вирівнювання спінів, причому майже всі спіни лежать у площині плівки. Систематичне збільшення намагніченості насичення спостерігається із збільшенням товщини зразка. Магнітні властивості плівки IBS не сильно відрізняються від властивостей зразків EB, за винятком зменшення коерцитивності на 11 %, яке можна пояснити меншою шорсткістю плівки IBS. Це відображається у коефіцієнті прямокутності, що приблизно дорівнює 1 для всіх зразків.

In the present work, studies of the magnetic properties of Fe films of various thickness (150, 200, 300, and 400 Å) deposited on float glass substrate by electron beam (EB) deposition technique are reported. The investigation was prompted by the lack of data on evaporated Fe films in this thickness regime. For comparison, the magnetic properties of a Fe film deposited by ion beam sputtering (IBS) technique of a thickness of 300 Å have also been investigated. Magnetic properties like coercivity, saturation magnetization, retentivity etc. have been obtained by analysis of M-H loops recorded at room temperature, and the variation in these parameters has been correlated to the film thickness. All the films show high anisotropy with respect to spin alignment with nearly all the spins lying in the plane of the film. A systematic increase in the saturation magnetization is observed with an increase in sample thickness. The magnetic properties of the IBS film are not very different from the EB samples except for a 11 % decrease in the coercivity which can be attributed to lesser roughness of the IBS film. This is reflected in the squareness ratio of nearly 1 for all the samples.