Peculiarity of Magnetoresistance of Composite Materials Based on Co and SiO

Abstract

Серія тонкоплівкових композитних матеріалів на основі Co та SiO була отримана методом одночасного електронно-променевого осадження з двох незалежних джерел. Концентрація атомів Со у тонкоплівковому зразку змінювалася у межах від 35 до 90 aт. %. Композиційний та елементний аналіз зразків визначався за допомогою скануючого електронного мікроскопу (Tescan VEGA3) з енергорозсіюючим рентгенівським (EDX) детектором (Oxford Instruments). Загальна товщина композитних матеріалів контролювалася за допомогою системи із двох незалежних кварцових резонаторів та становила 30 та 60 нм. Дослідження магніторезистивних властивостей було проведено для зразків у свіжосконденсованому стані. Згідно з отриманими даними поріг перколяції для системи на основі Co та SiO знаходиться в інтервалі концентрацій сСо = 60-70 ат. %. Із отриманих за кімнатної температури польових залежностей магнітоопору (МО) слідує, що електричний опір плівок зменшується при внесенні їх у магнітне поле (негативний магнітоопір). Реалізація негативного МО свідчить про те, що домінуючий ефект, який спостерігається, зумовлений спін-залежним тунелюванням електронів між феромагнітними наногранулами. Встановлено, що для свіжосконденсованих композитів на основі Co та SiOx товщиною d = 30-70 нм та за концентрації сСо = 40-60 ат. % реалізується ізотропний МО величиною 1.5-2.5 %. Максимум на концентраційних залежностях МО зміщується в область менших концентрацій Со при збільшенні товщини зразків.

A series of thin-film composite materials based on Co and SiO were deposited via electron-beam coevaporation technique using two independent sources. The concentration of Co atoms of thin-film composite materials varied from 35 to 90 at. %. It was controlled by using a scanning electron microscope (Tescan VEGA3) with an energy-scattering X-ray (EDX) detector (Oxford Instruments). The total thickness of the nanocomposites was controlled by a system of two independent quartz resonators and amounted to 30 and 60 nm. The magnetoresistive properties of these structures deposited at room temperature were investigated. The results showed that the percolation threshold for the system based on Co and SiO is in the concentration range of сСо = 60-70 at. %. From the field dependences of the magnetoresistance (MR) obtained at room temperature, it follows that the electrical resistance of the films decreases when they are introduced into the magnetic field (negative magnetoresistance). The negative MR indicates that the dominant effect observed is due to spin-dependent electron tunneling between ferromagnetic nanogranules. At the concentration range of сСо = 40-60 at. %, isotropic MR of 1.5-2.5 % is realized. The maximum on the concentration dependences of MR shifts to the region of lower concentrations of Co with increasing sample thickness.