Магнитные свойства наноперфорированных пленок на основе системы Tb-Co
Аннотация
В данной работе проведено исследование влияния дефектов, созданных при помощи наноперфорированных подложек, на процессы перемагничивания тонких пленок Tb29Co71 с перпендикулярной магнитной анизотропией и обменносвязанных пленок Tb29Co71/Fe20Ni80. Структурирующие пористые подложки были подготовлены путем двойного анодирования алюминия и аттестованы методами СЭМ и АСМ. Тонкие пленки Ta/Tb29Co71/Ta и Ta/Tb29Co71/Fe20Ni80/Ta, осажденные на сплошные стеклянные подложки и пористые подложки анодированного алюминия, были получены методом магнетронного распыления. Магнитные свойства пленочных образцов были исследованы методами керровской, вибрационной и SQUID-магнитометрии, а также МСМ. Компьютерное моделирование проводилось в средах OOMMF и MuMax3.
Показано наличие сильной перпендикулярной магнитной анизотропии для сплошных и наноструктурированных пленок Tb29Co71. Дефектная структура не повлияла на значение фактора качества Q, которое составило 2,6 как для сплошной, так и для перфорированной пленки. Проанализированы процессы перемагничивания и характер доменной структуры для пленок на разных подложках. Для пленок, осажденных на пористые подложки, наблюдалось более чем трехкратное увеличение коэрцитивной силы по сравнению со сплошной пленкой, которое сопровождалось уменьшением среднего размера доменов в области коэрцитивной силы. Слои Tb29Co71, осажденные на барьерный слой, имели коэрцитивную силу приблизительно равную таковой для сплошной пленки. В ходе компьютерного эксперимента определены зависимости коэрцитивной силы наноперфорированных пленок Tb29Co71 от расстояния между отверстиями и их диаметра.
Были получены и проанализированы петли магнитного гистерезиса, а также угловые зависимости коэрцитивной силы, поля обменного смещения и остаточной намагниченности сплошной пленки Tb29Co71/Fe20Ni80. Показано наличие одноосной наведенной анизотропии в слое Fe20Ni80 и плоскостной компоненты анизотропии в слое Tb29Co71. Петли магнитного гистерезиса слоя Fe20Ni80 пористой пленки Tb29Co71/Fe20Ni80 обменного смещения не демонстрируют. В микромагнитной модели перемагничивание пленки Tb29Co71/Fe20Ni80 с малым диаметром пор (до 30 нм) в плоскостном поле происходит безгистерезисно, путем вращения вектора намагниченности. При дальнейшем увеличении диаметра пор в процессе перемагничивания возникают домены, стенка которых располагается в перемычках. Для фиксированного расстояния между порами наблюдается нелинейное увеличение коэрцитивной силы с ростом диаметра пор, при этом поле смещения практически не зависит от диаметра пор и расстояния между ними.
Показано наличие сильной перпендикулярной магнитной анизотропии для сплошных и наноструктурированных пленок Tb29Co71. Дефектная структура не повлияла на значение фактора качества Q, которое составило 2,6 как для сплошной, так и для перфорированной пленки. Проанализированы процессы перемагничивания и характер доменной структуры для пленок на разных подложках. Для пленок, осажденных на пористые подложки, наблюдалось более чем трехкратное увеличение коэрцитивной силы по сравнению со сплошной пленкой, которое сопровождалось уменьшением среднего размера доменов в области коэрцитивной силы. Слои Tb29Co71, осажденные на барьерный слой, имели коэрцитивную силу приблизительно равную таковой для сплошной пленки. В ходе компьютерного эксперимента определены зависимости коэрцитивной силы наноперфорированных пленок Tb29Co71 от расстояния между отверстиями и их диаметра.
Были получены и проанализированы петли магнитного гистерезиса, а также угловые зависимости коэрцитивной силы, поля обменного смещения и остаточной намагниченности сплошной пленки Tb29Co71/Fe20Ni80. Показано наличие одноосной наведенной анизотропии в слое Fe20Ni80 и плоскостной компоненты анизотропии в слое Tb29Co71. Петли магнитного гистерезиса слоя Fe20Ni80 пористой пленки Tb29Co71/Fe20Ni80 обменного смещения не демонстрируют. В микромагнитной модели перемагничивание пленки Tb29Co71/Fe20Ni80 с малым диаметром пор (до 30 нм) в плоскостном поле происходит безгистерезисно, путем вращения вектора намагниченности. При дальнейшем увеличении диаметра пор в процессе перемагничивания возникают домены, стенка которых располагается в перемычках. Для фиксированного расстояния между порами наблюдается нелинейное увеличение коэрцитивной силы с ростом диаметра пор, при этом поле смещения практически не зависит от диаметра пор и расстояния между ними.