Магнитно-силовая микроскопия неоднородных магнитных состояний в ферромагнитных наноструктурах

Ермолаева, Ольга Леонидовна

Магнитно-силовая микроскопия неоднородных магнитных состояний в ферромагнитных наноструктурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

Ермолаева, Ольга Леонидовна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Нижний Новгород МЕСТО ЗАЩИТЫ

2012 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.01 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Магнитно-силовая микроскопия неоднородных магнитных состояний в ферромагнитных наноструктурах»

Автореферат диссертации на тему "Магнитно-силовая микроскопия неоднородных магнитных состояний в ферромагнитных наноструктурах"

ои

На правах рукописи

Ермолаева Ольга Леонидовна

МАГНИТНО-СИЛОВАЯ МИКРОСКОПИЯ НЕОДНОРОДНЫХ МАГНИТНЫХ СОСТОЯНИЙ в ФЕРРОМАГНИТНЫХ НАНОСТРУКТУРАХ

01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород - 2013 г.

005057636

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте физики микроструктур Российской академии наук.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

ведущий научный сотрудник ИФМ РАН, Миронов Виктор Леонидович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

заведующий лабораторией Бухараев Анастас Ахметович Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский физико-технический институт им. Е.К.Завойского КазНЦ РАН

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ИФМ РАН Токман Иосиф Давидович

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН (г. Черноголовка)

Защита состоится "2«" февраля 2013 г. в. 14.00 час, на заседании диссертационного совета Д 002.098.01 в Институте физики микроструктур РАН по адресу 603950, Нижний Новгород, ГСП-105.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики микроструктур РАН.

Автореферат разослан "М " .ом&а-^и_г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, профессор

Актуальность темы

Исследование свойств ферромагнитных наноструктур представляет интерес, обусловленный широкими возможностями их применения в современных приборах микроэлектроники. Такие структуры используются в качестве среды для записи информации, источников неоднородного магнитного поля, датчиков магнитного поля, а так же для разработки элементов магнитных логических устройств. Одним из наиболее информативных и широко распространенных методов исследования распределения намагниченности субмикронных объектов является магнитно-силовая микроскопия. Данная диссертационная работа посвящена развитию методов магнитно-силовой микроскопии и их применению в исследованиях неоднородных состояний в искусственно созданных ферромагнитных наноструктурах.

В работе рассмотрены основные особенности метода магнитно-силовой микроскопии и решен ряд методологических проблем:

- изучено влияние зонда магнитно-силового микроскопа (МСМ) на структуру намагниченности образцов;

- исследовано влияние размера и формы зондов МСМ на величину амплитуды фазового контраста от малых ферромагнитных нанообъектов; -разработаны методики контролируемого селективного изменения магнитного состояния ряда нанообъектов при помощи поля зонда МСМ.

Методы магнитно-силовой микроскопии были применены для исследования широкого круга ферромагнитных структур, представляющих собой интерес как с фундаментальной, так и с практической точки зрения:

- были проведены исследования магнитных состояний в частицах крестообразной формы и разработаны методики формирования в них необычного распределения намагниченности, получившего в литературе название магнитного антивихря. Структуры с антивихревым распределением представляют интерес в связи их необычными транспортными свойствами, а так же в связи с возможностями их использования в логических схемах [1-3]; -исследованы эффекты пиннинга доменной стенки локальным магнитным полем в ферромагнитной системе, представляющей собой нанопроволоку и две частицы. Подобные системы представляют собой интерес в связи с перспективами создания на их основе приборов магнитной логики;

- изучены особенности перемагничивания плотноупакованного массива ферромагнитных анизотропных однодоменных частиц, упорядоченных на решетке с гексагональной симметрией. Такие массивы перспективны для создания пассивных перестраиваемых фильтров СВЧ диапазона.

Актуальность представленной работы обусловлена важностью изучаемых объектов, а так же перспективностью методов, развиваемых для их исследования.

Степень разработанности темы исследования

Магнитно-силовая микроскопия является мощным методом исследования и модификации магнитных состояний ферромагнитных структур, который появился в арсенале исследователей не многим более 20 лет назад. За это время были проведены многочисленные теоретические и экспериментальные исследования магнитных состояний различных искусственно созданных ферромагнитных нанообъектов. Однако ряд интересных с практической и фундаментальной точки зрения структур был не изучен или недостаточно изучен на момент начала диссертационных исследований.

Одной из методологических проблем магнитно-силовой микроскопии является проблема влияния поля зонда на структуру намагниченности исследуемых объектов. На практике это приводит к некоторым специфическим искажениям МСМ изображений. Несмотря на то, что авторами ряда работ [4, 5] обсуждалось подобное воздействие зонда на намагниченность образца, систематического анализа причин искажений МСМ изображений не проводилось.

В ряде исследований большое внимание уделяется проблемам создания с помощью наноструктур распределений намагниченности сильно неоднородных на наномаспггабах [6-8]. В частности, большой интерес с фундаментальной и практической точки зрения вызывает магнитный антивихрь. Однако практическая реализация такого распределения затруднена, поскольку спонтанное зарождение антивихря в нанообъекте маловероятно. В работах [6, 7] антивихрь наблюдался только как часть более сложных распределений намагниченности. К моменту начала диссертационных исследований в литературе не сообщалось о каких-либо структурах, оптимизированных с точки зрения реализации антивихревого распределения, и каких-либо методиках его контролируемого формирования.

В последние 10 лет наблюдается повышенный интерес к явлениям, связанным с движением доменных стенок в ферромагнитных нанопроволоках под действием внешних магнитных полей. Главным образом это обусловлено попытками создания на основе таких систем элементов магнитной логики. Одним из главных условий функционирования таких устройств является реализация управляемого пиннинга доменной стенки. В ряде работ [8, 9] были исследованы различные варианты пиннинга, связанного с взаимодействием доменной стенки с искусственными дефектами формы нанопроволоки или с локальными магнитными полями, создаваемыми ферромагнитными наночастицами. Однако каких-либо систем, реализующих управляемый пиннинг-депиннинг доменных стенок, в литературе не упоминалось.

Цели и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы являлось развитие методик магнитно-

силовой микроскопии и их применение для исследований неоднородных

распределений намагниченности в ферромагнитных субмикронных структурах.

Основными задачами данной работы являлись:

• Исследование причин возникновения искажений на магнитно-силовых изображениях в виде неравной интенсивности минимумов и максимумов распределения контраста.

• Разработка методики формирования антивихревого состояния в ферромагнитных частицах крестообразной формы.

• Изучение особенностей формирования МСМ контраста от ферромагнитной наногофрированной пленки.

• Исследование эффектов пиннинга доменной стенки в ферромагнитной нанопроволоке локальным магнитным полем наночастиц.

Научная новизна

1. Проведен анализ факторов, приводящих к искажениям МСМ изображений, проявляющихся в виде различной интенсивности минимумов и максимумов МСМ контраста, и показано, что основной причиной их возникновения является возмущение намагниченности образца вертикальной компонентой поля зонда МСМ.

2. Впервые было экспериментально реализовано антивихревое магнитное состояние в ферромагнитных частицах крестообразной формы.

3. Исследованы особенности распределения намагниченности в ферромагнитной пленке, нанесенной на слой сферических частиц ПММА (полиметилметакрилат). Показано, что два типа экспериментально регистрируемых МСМ изображений от такой структуры соответствуют квазиоднородному - меридиональному и вихревому распределению намагниченности в полусферах.

4. Предсказан и экспериментально зарегистрирован эффект управляемого пиннинга доменной стенки в системе ферромагнитная нанопроволока -ферромагнитные наночастицы, обусловленный взаимодействием доменной стенки с полями рассеяния наночастиц.

Практическая значимость

крестообразных частиц в однородном внешнем поле; вторая - на несимметричном воздействии зонда магнитно-силового микроскопа на распределение намагниченности в симметричной частице.

2. Экспериментально реализована ферромагнитная система, представляющая собой нанопроволоку и две частицы, в которой наблюдался контролируемый пиннинг доменной стенки за счет локального магнитного поля частиц. На основе этой системы предложен прототип магнитной логической ячейки, реализующей функцию «Исключающее ИЛИ».

Методы и методология исследования

Исследуемые ферромагнитные структуры изготавливались методами электронной литографии, что позволяло с высокой степенью точности контролировать их размеры и форму. Структура намагниченности образцов исследовалась методом магнитно-силовой микроскопии. При анализе и интерпретации МСМ изображений от магнитных распределений применялся метод микромагнитного моделирования, основанный на численном поиске квазистационарного распределения направлений локальных магнитных моментов, соответствующего минимуму свободной энергии системы.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Искажения магнитно-силовых изображений в виде неравной интенсивности минимумов и максимумов распределения контраста обусловлены возмущением распределения намагниченности образца под действием перпендикулярной компоненты поля зонда магнитно-силового микроскопа.

2. Антивихревое магнитное состояние в ферромагнитных частицах крестообразной формы может быть сформировано либо путем перемагничивания асимметричной частицы в однородном внешнем поле, либо при воздействии поля зонда магнитно-силового микроскопа на симметричную частицу.

3. Экспериментально зарегистрированные распределения МСМ контраста от гофрированной ферромагнитной пленки, нанесенной на слой сферических наночастиц, соответствуют квазиоднородному - меридиональному и вихревому состояниям намагниченности в магнитных полусферах.

4. В ферромагнитной системе, состоящей из нанопроволоки и двух наночастиц, реализуется управляемый пиннинг доменной стенки, обусловленный взаимодействием намагниченности нанопроволоки с полями рассеяния наночастиц.

Степень достоверности и апробация результатов

Работа выполнена на современном уровне научных исследований. Научные положения и результаты диссертации достаточно аргументированы и обоснованы сопоставлением с имеющимися в литературе данными, использованием дополняющих друг друга подходов, сравнением с результатами теоретических расчетов. Полученные результаты соответствуют мировому уровню, опубликованы в реферируемых журналах. Результаты диссертационной работы докладывались на 16 российских и международных конференциях. В их число входят:

• X, XI, XIII, XIV, XV, XVI Международные симпозиумы Нанофизика и наноэлектроника, (Н.Новгород, 2006, 2007, 2009, 2010, 2011, 2012 гг.).

• XV, XVII, XVIII Российские симпозиумы по электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (Черноголовка, 2007, 2011,2012 гг.).

• XXI международная конференция "Новое в магнетизме и магнитных материалах" (Москва 28 мая - 4 июня 2009 г.).

• International conference on nanoscale magnetism (ICNM-2010), (Gebze, Turkey, September 28 -October 2, 2010.).

• IX международная конференция "Методологические аспекты сканирующей зондовой микроскопии""БелСЗМ-2010" (Беларусь, Минск, 12-15 октября 2010, г.).

• IV Euro-Asian Symposium "Trends in MAGnetism" Nanospintronics (Ekaterinburg, Russia, June 28-July 2, 2010.).

• International symposium "Nano and Giga challenges in electronics, photonics and renewable energy" ("NGC 2011"), (Moscow, Russia, September 12-16, 2011.).

• International Conference Functional Materials (ICFM - 2011), (Ukraine, Crimea, Partenit, October 3-8, 2011.).

• International conference "Micro- and Nanoelectronics-2012" (Zvenigorod, Russia, October 1-5,2012.).

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы основные цели и задачи, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

Глава 1 представляет собой обзор литературы по основным вопросам, рассмотренным в диссертации. Приведен обзор работ по магнитно-силовой микроскопии, в частности, рассмотрена проблема влияния поля зонда магнитно-силового микроскопа на распределение намагниченности в исследуемых объектах. Представлены работы, посвященные исследованиям неоднородных распределений намагниченности в ферромагнитных субмикронных частицах.

Рассмотрен ряд работ, в которых теоретически и экспериментально изучалось антивихревое магнитное состояние. Проанализированы проведенные различными авторами исследования движения и пиннинга доменных стенок в ферромагнитных нанопроволоках. Проведен обзор работ по исследованиям искусственно созданных геометрически фрустрированных ферромагнитных систем.

Глава 2 посвящена исследованиям влияния поля зонда магнитно-силового микроскопа на намагниченность исследуемого образца.

Раздел 2.1 данной главы посвящен рассмотрению структуры полей рассеяния различных зондов. Проведены сравнения интенсивности и пространственной структуры полей зондов параболической и сферической формы. Результаты исследований показали, что для большинства задач можно подобрать такие параметры модельного сферического зонда, при которых создаваемое им поле является приемлемой аппроксимацией поля параболического зонда. При этом математические выражения, описывающие поле сферического зонда, имеют более простой вид и более удобны при проведении расчетов и микромагнитного моделирования.

В разделе 2.2 проанализированы основные факторы, приводящие к искажению магнитно-силовых изображений в виде неравной интенсивности максимумом и минимумов МСМ контраста. Проведены теоретические исследования влияния слабого поля зонда МСМ на распределение намагниченности в тонких ферромагнитных образцах. Проведено сравнение теоретически рассчитанной величины возмущения распределения намагниченности с результатами, полученными на основе численного моделирования. в(р)

<Р( Р )

р, нм о

р, нм

Рис. 1.

Микромагнитное моделирование и расчеты проводились для эллиптической частицы Со, малая и большая оси которой составляли 600 нм и 1200 нм соответственно, а толщина 5 нм. Зонд представлял собой однородно намагниченный шар Со диаметром 50 нм. Расстояние от кончика зонда до

поверхности частицы составляло 100 нм. На рис. 1 приведены центральные поперечные сечения пространственного распределения величин полярного [рис. 1(а)] и азимутального [рис. 1(6)] углов, характеризующих отклонение намагниченности от невозмущенного состояния.

Как видно из рис. 1, наблюдается достаточно хорошее совпадение теоретических зависимостей (сплошная линия на графиках) и зависимостей, полученных в результате численного моделирования (точки на графиках), что свидетельствует о том, что теоретические оценки хорошо описывают реальное перераспределение намагниченности в поле зонда МСМ.

На основе найденного возмущенного распределения намагниченности рассчитаны величины дополнительного вклада в МСМ контраст Лфд и Лфф, обусловленного локальным подмагничиванием образца вертикальной компонентой поля сферического зонда:

„ . 57пУ?М1 Лфв =

0 " 8М№

и компонентой, поля в плоскости образца:

15М3„М,У,

к6к

где М5 и М„ намагниченность в насыщении образца и зонда соответственно, V, -объем зонда, /„ - обменная длина материала образца, к - константа анизотропии образца, И - высота прохода зонда.

Было показано, что для характерных параметров исследуемых образцов справедливо соотношение:

Мв 1 * ш2 .

1.5——»1.

м, мл

То есть, основной причиной искажения МСМ изображений является возмущение намагниченности образца вертикальной компонентой поля зонда МСМ.

В разделе 2.3 приведены результаты исследований особенностей поведения магнитного вихря в поле зонда магнитно-силового микроскопа. Рассмотрено индуцированное зондом смещение вихря в ферромагнитной частице в форме круглого диска. Представлены результаты теоретических оценок энергии взаимодействия намагниченности частицы с полем зонда МСМ в рамках модели жесткого магнитного вихря. Воздействие поля зонда МСМ на магнитную структуру вихря в рамках данной модели можно рассматривать как воздействие на оболочку и на кор вихря. Воздействие на намагниченность оболочки вихря приводит к его смещению перпендикулярно линии, соединяющий зонд и центр

частицы. Воздействие на кор вихря определяется взаимной ориентацией намагниченности кора и зонда и приводит либо к притяжению вихря к зонду либо к отталкиванию. Приведены результаты микромагнитного моделирования индуцированных зондом процессов изменения магнитного состояния круглого диска. Продемонстрированы возможность индуцированного зондом перемагничивания круглой частицы из вихревого состояние в однородное и возможность изменения направления намагниченности кора вихря под действием поля зонда.

В разделе 2.4 представлены результаты исследований индуцированного зондом перемагничивания частиц, обладающих анизотропией типа легкая ось (ось анизотропии направлена перпендикулярно поверхности образца). Упорядоченные массивы частиц с перпендикулярной анизотропией, на данный момент являются одной из перспективных сред для записи информации [10, 11]. Большинство работ посвящено изучению процессов перемагничивания упорядоченных массивов частиц в однородных магнитных полях. Нами были рассмотрены особенности процессов селективного перемагничивания таких частиц с различными латеральными размерами неоднородным полем зонда магнитно-силового микроскопа. Было продемонстрировано, что методика, необходимая для индуцированного зондом перемагничивания, зависит от латеральных размеров частиц. Микромагнитное моделирование особенностей процессов перемагничивания частиц малого (35 нм) и большого (200 нм) диаметра под действием поля зонда показало, что в случае, когда диаметр частицы меньше характерного размера области спадания поля зонда, перемагничивание происходит при опускании зонда в центр частицы, а если размеры частиц превышают характерный размер области спадания поля зонда, то для перемагничивания необходимо сканирование ее поверхности зондом на малой высоте.

Раздел 2.5 посвящен исследованиям возможностей записи информации на массивах малых сферических магнитных наночастиц зондом МСМ. При исследовании частиц, размеры которых составляют несколько десятков нанометров, встает задача выбора оптимальных геометрических параметров зондов МСМ. Были проведены исследования зависимости амплитуды МСМ контраста в зависимости от геометрических размеров и формы зондов. Рассмотрены зонды различной формы (сферический, цилиндрический, параболический) и показано, что для каждого типа зонда существует оптимальный размер, определяемый размерами исследуемого объекта, при котором амплитуда МСМ контраста максимальна.

Глава 3 диссертации посвящена исследованию частиц сложной геометрической формы, приводящей к формированию в них существенно неоднородных распределений намагниченности.

Раздел 3.1 посвящен исследованиям особенностей распределения намагниченности в частицах крестообразной формы. Были исследованы

возможные магнитные состояния таких частиц в зависимости от их геометрических параметров. Показано, что в зависимости от аспектного соотношения (отношения ширины сегмента креста к латеральному размеру частицы) основным состоянием может быть либо квазиоднородное магнитное состояние (при отношении ширины сегмента креста к длине <1/2) либо вихревое (при отношении ширины сегмента креста к длине >1/2). Продемонстрирована возможность существования в частицах с аспектным соотношением <1/2 антивихревого распределения намагниченности. Разработаны две методики, позволяющие стабильно формировать уединенное антивихревое распределение намагниченности в крестообразных частицах. Первая методика основана на перемагничивании во внешнем однородном поле ассимметричных крестообразных частиц, с различной коэрцитивностью сегментов. Различие достигалось за счет формирования на концах двух сегментов утолщений, понижающих их коэрцитивность.

Рис. 2.

Экспериментально методика перемагничивания была опробована на массиве крестообразных частиц Со, с латеральными размерами 1 мкм, шириной сегмента 100 нм, размером утолщения 150 нм и толщиной 40 нм. На рис. 2 приведено СЭМ изображение участка массива крестообразных частиц.

На рис. 3 представлены МСМ изображения участка массива частиц в квазиоднородном состоянии до перемагничивания до перемагничивания [рис. 3(a)] и в антивихревом состоянии после перемагничивания [рис. 3(6)].

Рис. 3.

Вторая методика основана на перемагничивании отдельных сегментов крестообразных частиц полем зонда магнитно-силового микроскопа. Формирование антивихревого состояния происходило в два этапа, за счет последовательного изменения состояния в сегментах креста. Экспериментально методика перемагничивания была реализована в массиве симметричных

крестообразных частиц Со с латеральными размерами 1 мкм, шириной сегмента 100 нм и толщиной 40 нм.

Рис. 4.

На рис. 4 приведены МСМ изображения последовательных стадий перемагничивания крестообразной частицы, а так же схематическое изображение распределения намагниченности. Индуцированное полем зонда перемагничивание частицы происходило из квазиоднородного состояния А-типа (рис. 4(а)) в квази-однородное состояние Б-типа (рис. 4(6)), при помощи сканирования зондом на малой высоте над одним из сегментов креста (примерная траектория движения зонда при перемагничивании показана пунктирной линией). Затем повторным сканированием над другим сегментом частица переводилось в антивихревое состояние [рис. 4(6)].

В разделе 3.2 приведены результаты исследований магнитных состояний в ферромагнитной пленке Со, нанесенной на слой круглых частиц ПММА. Изучены особенности формирования МСМ контраста от такого объекта. Проведены экспериментальные МСМ измерения и микромагнитное моделирование.

• " » ♦ * •

1Шш

/ /

//^ ^ У^* / / / /

I!//

\ I I 1 / ) 4 + I * I • V I I V \ \ -

П \ \NN-\ \ \ N -ч-.-\ \ \ \ \

^ V \ \

—»4 N \ \\ \\\

— V N \ \ \ \

\ \ ( 1 1 Г 1 г / / Г » ( Г

/ / м г -».*,»/// г ^^//г/ ^ // /

— / ^ /

(б)

Рис. 5.

На рис. 5(а) представлено экспериментальное МСМ изображение участка ферромагнитной гофрированной пленки. Распределение намагниченности в отдельных полусферах соответствует вихревому состоянию. На рис. 5(6) и 5(в) приведено полученное в результате микромагнитного моделирования

распределение намагниченности в отдельной полусфере и рассчитанное на его основе модельное МСМ изображение.

На рис. 6(а) приведено экспериментальное МСМ изображение участка ферромагнитной гофрированной пленки, находящейся в квазиоднородным -меридианальном состоянии. Соответствующее распределение намагниченности в отдельной полусфере, полученное из микромагнитного моделирования, представлено на рис. 6(6). Рассчитанное на его основе модельное МСМ изображение показано на рис. 6(в).

^ г* -• / ^ -

» ^ ► -* \ -*

ч-»-

■ * 7 /

(б)

Рис. 6.

Таким образом, показано, что экспериментально регистрируемый МСМ контраст соответствует квазиоднородному - меридиональному и вихревому состояниям в магнитных полусферах.

Глава 4 посвящена изучению магнитных свойств систем, в которых большую роль играет магнитостатическое взаимодействие между отдельными элементами. Современное развитие методов электронной литографии позволяет создавать ферромагнитные тонкопленочные наноструктуры с хорошо контролируемыми размерами и формой элементов. Если расстояние между отдельными элементами системы достаточно малы, значительную роль начинают играть эффекты, связанные с магнитостатическим взаимодействием. В этом случае при перемагничивании во внешних полях поведение отдельного элемента ансамбля нанообъектов будет определяться не только свойствами самого этого объекта, но и пространственной конфигурацией магнитных моментов его окружения. Изучение подобных эффектов представляет интерес, как с научной, так и практической точки зрения.

Раздел 4.1 посвящен исследованиям особенностей движения доменной стенки в ферромагнитной нанопроволоке под действием внешнего магнитного поля в присутствии локальных полей рассеяния ферромагнитных наночастиц. Приведены результаты исследования системы, представляющей собой нанопроволоку и две частицы, являющиеся источниками локального магнитного поля. Проведены расчеты профиля энергии системы в зависимости от положения доменной стенки в нанопроволоке. Теоретически предсказано, что

взаимодействие намагниченности нанопроволоки с локальным магнитным полем, создаваемым наночастицами, может приводить к пиннингу доменной стенки. В зависимости от взаимной ориентации намагниченности нанопроволоки и наночастиц пиннинг происходит либо на потенциальном барьере в области непосредственно перед наночастицами, либо в потенциальной яме между наночастицами. Величина поля депиннинга зависит от конфигурации магнитных моментов наночастиц. В случае, когда магнитные моменты частиц направлены в противоположные стороны, величина поля депиннинга существенно больше, чем при сонаправленной ориентации магнитных моментов частиц.

Рис. 7.

Был экспериментально исследован пиннинг доменной стенки в системе нанопроволока-наночастицы, изготовленной на основе Со60Ре40 [рис. 7]. Система имела следующие геометрические параметры: размер нанопроволоки составлял 20x100x2800 нм, диаметр зарождающей части нанопроволоки 200 нм, размер частиц 20x100x200 нм, расстояние между частицами и нанопроволокой 100 нм. В случае, когда магнитные моменты частиц были направлены в противоположные стороны, наблюдались оба варианта пиннинга доменной стенки: на потенциальном барьере и в потенциальной яме.

Рис. 8.

На рис. 8 приведены МСМ изображения системы нанопроволока-наночастицы после зарождения в ней доменной стенки. Положение доменной

стенки показано стрелкой. В левом углу стрелками схематично изображено направление намагниченности в системе. Рис. 8(а) соответствует случаю пиннинга доменной стенки на потенциальном барьере, доменная стека расположена в области перед наночастицами. Рис. 8(6) соответствует пиннингу доменной стенки в потенциальной яме, и доменная стека расположена в области между наночастицами. Величина поля депиннинга в обоих случаях составила 560 Э. В случае, когда магнитные моменты частиц были направлены в одну сторону пиннинг доменной стенки экспериментально не наблюдался. Это объясняется тем, что поле депиннинга при такой магнитной конфигурации системы меньше поля зарождения доменной стенки, составляющего 300 Э.

На основе рассмотренной системы предложена модель и разработан алгоритм работы магнитной логической ячейки, выполняющей логическую операцию «исключающее ИЛИ». Входной информацией для такой системы служит направление намагниченности наночастиц, а выходной - направление намагниченности свободного конца нанопроволоки.

Раздел 4.2 посвящен изучению особенностей перемагничивания массивов ферромагнитных анизотропных (анизотропия формы) наночастиц, упорядоченных на двумерной гексагональной решетке. Рассмотрены массивы частиц Со60Ре40 с различной величиной магнитостатического взаимодействия, которая регулировалась расстоянием между частицами. Исследовались как плотноупакованные массивы из большого числа частиц [рис. 9(а)], так и массивы, из шести частиц [рис. 9(6)]. Массив из шести частиц является основными структурным элементом большого массива.

1а) (б)|

Рис. 9.

Простой анализ показывает, что в системе из шести частиц могут существовать восемь различных пространственных конфигураций магнитных моментов, различающихся вероятностью их реализации при случайных начальных условиях, эффективным магнитным зарядом на узле, эффективным магнитным моментом на узле и плотностью магнитостатической энергии. Экспериментально продемонстрировано, что при перемагничивании такой системы во внешнем поле реализуются два устойчивых магнитных состояния: квазиоднородное состояние [рис. 10(а), 11(а)] и состояние с нулевым магнитным моментом [рис. 10(6), 11(6)].

Рис. 10.

Было показано, что степень магнитостатического взаимодействия между ферромагнитными наночастицами определяет характер перемагничивания массива. При слабом магнитостатическом взаимодействии переход из квазиоднородного состояния в состояние с нулевым магнитным моментом происходит за счет переворота намагниченности частиц, расположенных под углом к внешнему полю [рис. 10]. При сильном взаимодействии переход происходит за счет переворота частиц, расположенных вдоль магнитного поля [рис.11].

Были проведены экспериментальные исследования особенностей индуцированного зондом перемагничивания массивов из шести частиц. Продемонстрировано, что количество магнитных состояний, реализуемых в системе определяется степенью магнитостатического взаимодействия между ее элементами. В системе со слабым взаимодействием может быть сформировано любое из восьми магнитных состояний, в том числе, состояние, обладающее максимальной энергией. Массив частиц с сильным магнитным взаимодействием нельзя перевести в состояние с высокой энергией. При селективном перемагничивании одной из частиц такого массива изменялось направление намагниченности не только той частицы, на которую оказывалось воздействие, но и соседних частиц.

Были проведены исследования особенностей перемагничивания плотноупакованного массива частиц, упорядоченного на двумерной гексагональной решетке [рис. 9(а)]. Показано, что в таком массиве сохраняются основные особенности перемагничивания уединенного узла из шести частиц. При перемагничивании массива в однородном внешнем поле в нем могут быть сформированы два устойчивых магнитных состояния - квазиоднородное и низкоэнергетическое состояние с нулевым магнитным моментом.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной

работы.

Основные результаты

1. Теоретически показано, что причиной возникновения искажений МСМ изображений, проявляющихся в виде неравной интенсивности максимумов и минимумов контраста, является возмущение намагниченности образца под действием вертикальной компоненты поля зонда магнитно-силового микроскопа.

2. Разработаны две экспериментальные методики формирования антивихревого состояния в ферромагнитных частицах крестообразной формы. Первая методика основана на перемагничивании асимметричных частиц, имеющих различную коэрцитивность сегментов креста в однородном внешнем поле. Вторая методика основана на воздействии зонда магнитно-силового микроскопа на распределение намагниченности в симметричных крестообразных частицах.

3. Исследованы особенности формирования МСМ изображений от ферромагнитной пленки, нанесенной на слой сферических частиц ПММА. Показано, что экспериментально регистрируемый МСМ контраст соответствует квази-однородному - меридианальному и вихревому состояниям в магнитных полусферах.

4. Экспериментально исследован процесс пиннинга доменной стенки локальным магнитным полем в ферромагнитной системе, представляющей собой нанопроволоку и две наночастицы, являющиеся источниками магнитного поля. Продемонстрировано, что величина поля депиннинга в такой системе определяется взаимной ориентацией магнитных моментов наночастиц. На основе этого эффекта предложен прототип магнитной логической ячейки, реализующей функцию «Исключающее ИЛИ».

Публикации

Результаты работы опубликованы в оригинальных статьях в отечественных и зарубежных журналах, сборниках трудов и тезисов докладов на научных конференциях. Всего по материалам диссертации опубликовано 35 работ, из них 10 журнальных статей. Полный список публикаций автора по теме диссертационной работы приведен в конце диссертации.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 175 страниц. Диссертация содержит 101 рисунок. Список литературы включает 123 наименования

Цитированная литература

[1] Neubauer, A. Topological Hall Effect in the A Phase of MnSi / Neubauer A., Pfleiderer C., Binz В., Rosch A., Ritz R., Niklowitz P.G., Böni P. // Physical Review Letters. - 2009. - V. 102. - P. 186602.

[2] Wang, H. Spin dynamics of a magnetic antivortex: Micromagnetic simulations / Wang H., Campbell C.E. // Physical Review B. - 2007. - V.76. - P.220407.

[3] Gliga, S. Ultrafast dynamics of a magnetic antivortex: Micromagnetic simulations. / Gliga S., Yan M., Hertel R., Schneider. C.M. // Physical Review B. - 2008. - V.77. -P.060404.

[4] Pokhil, T. Spin vortex states and hysteretic properties of submicron size NiFe elements / Pokhil Т., Song D., Nowak J. // Journal of Applied Physics. - 2000. - V. 87(9).-P.6319.

[5] Garcia - Martin, J. M. Imaging magnetic vortices by magnetic force microscopy: experiments and modeling / J. M. Garcia - Martin, A. Thiaville, J. Miltat, T. Okuno, L. Vila, L. Piraux // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2004. - V.37. - P. 965.

[6] Huo S. Magnetic force microscopy and micromagnetic study of cross - tie wall structures in Co9iNb6Zr3 amorphous thin films / Huo S., Pan G., Mapps D.J., Clegg W.W., Heydon G., Rainforth W.M, Davies A.H., Bishop J.E.L., Tucker J.W, Gibbs M.R.J, // Journal of Applied Physics. - 2000. - V.87. - N3 P.1096.

[7] Shigeto, K. Magnetic force microscopy observation of antivortex core with perpendicular magnetization in patterned thin film of permalloy / Shigeto K., Okuno Т., Mibu K., Shinjo T. // Applied Physics. Letters. - 2009. - V.80. - P.4190.

[8] Im, M.Y. Direct Observation of Stochastic Domain - Wall Depinning in Magnetic Nanowires / Im M.Y., Bocklage L., Fisher P., Meier G. // Physical Review. Letters. -2009. — V.102. - P.147204.

[9] O'Brien, L. Bidirectional magnetic nanowire shift register / O'Brien L., Read D.E., Zeng H.T., Lewis E.R., Petit D., Cowbum R.P. // Applied Physics Letters. - 2009. -V.95 - P.232502.

[10] Amos, N. High-resolution and high-coercivity FePtil0 magnetic force microscopy nanoprobes to study next-generation magnetic recording media /Amos N., Lavrenov A., Fernandez N., R., Ikkawi R., Litvinov D., Khizroev S., // Journal of

Applied Physics. - 2009. - V.105. - P.07D526.

[11] Haginoya, C. Thermomagnetic writing on 29 Gbit/in2 patterned magnetic media / Haginoya C., Koike K., Hirayama Y-, Yamamoto J., Ishibashi M„ Kitakami O., Shimada Y.// Applied Physics Letters. - 1999. - V.75. - P.3159.

Список работ автора

[А1] Миронов, В.Л. Взаимодействие магнитного вихря с полем зонда магнитно-силового микроскопа / Миронов В.Л., Ермолаева О.Л. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2007. - №8, - С.37. [А2] Миронов, В.Л. Влияние поля зонда магнитно-силового микроскопа на распределение намагниченности в исследуемых образцах / Миронов В.Л., Фраерман А.А, Ермолаева. О.Л. // Известия РАН. Серия физическая. - 2008. -Т.72. -№11. - С. 1558.

[A3] Миронов, В.Л. Оптимизация системы для записи информации на основе массива ферромагнитных частиц и магнитно-силового микроскопа / Миронов В.Л., Ермолаева О.Л. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2009 - №10. - С.107.

[А4] Миронов, В.Л. Оптимизация параметров зондов магнитно-силового микроскопа для исследования массивов сверхмалых ферромагнитных наночастиц: анализ амплитуды фазового контраста / Миронов В.Л., Ермолаева

О.Л.//Нано-и микросистемная техника. - 2009. - №6. - С.12-16.

[А5] Mironov, V.L. Magnetic force microscope tip-induced remagnetization of CoPt nanodisks with perpendicular anisotropy / Mironov V.L., Gribkov B.A., Vdovichev S N.. Gusev S.A., Fraerman A.A., Ermolaeva O.L., Shubin A.B., Alexeev A.M., Zhdan P.A., Binns C. // Journal of Applied Physics. - 2009. - V.106. -P.053911. [A6] Sapozhnikov, M.V. Magnetic and optical properties of nanocorrugated Co films/ Sapozhnikov M.V., Gusev S.A., Rogov V.V., Ermolaeva O.L., Troitskii B.B., Khokhlova L.V., Smirnov D.A. // Applied physics letters. - 2010. - V.96. - P. 122507. [A7] Mironov, V.L. Antivortex state in crosslike nanomagnets/. Mironov V.L., Ermolaeva O.L., Gusev S.A., Klimov A.Yu., Rogov V.V., Gribkov B.A., Udalov O.G., Fraerman A.A., Marsh R., Checkley C., Shaikhaidarov R., Petrashov V.T // Physical Review B. - 2010. - V.81. - P.094436.

[A8] Миронов, В. Л. Управление магнитным состоянием массивов ферромагнитных наночастиц с помощью неоднородного поля зонда магнитно-силового микроскопа/ Миронов В.Л., Фраерман А.А., Грибков Б.А., Ермолаева О.Л.» Климов А.Ю., Гусев С.А., Нефедов И.М., Шерешевский И.А. // Физика

металлов и металловедение. - 2010. - Т.110. - №7. - С.708.

[А9] Mironov, V.L. Field-controlled domain wall pinning-depinning effects in a ferromagnetic nanowire-nanoislands system / Mironov V.L., Ermolaeva O.L., Skorohodov E.V., Klimov A.Yu. // Physical Review B. - 2012. - V.85. - P. 144418. [A10] Миронов, В. Л. Эффекты магнитостатического взаимодействия в упорядоченном массиве ферромагнитных наночастиц на гексагональной решетке / Миронов В.Л., Ермолаева О.Л., Скороходов Е.В. Blackman J. // Известия РАН. Серия физическая. - 2013. - Т.77. -№1. - С.39.

Подписано к печати 13.12.2012 г. Тираж 100 экз. Отпечатано на ризографе в Институте физики микроструктур РАН 603950, Нижний Новгород, ГСП-105

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Ермолаева, Ольга Леонидовна

Введение.

Глава 1. Применение методов МСМ для исследования магнитных состояний ферромагнитных наноструктур (литературный обзор).

1.1. Магнитно-силовая микроскопия.

1.1.1. Зонды магнитно-силового микроскопа.

1.1.2. Влияние поля МСМ зонда на распределение намагниченности исследуемого объекта.

1.1.3. Компьютерное микромагнитное моделирование в магнитно-силовой микроскопии.

1.2. Исследования магнитных состояний субмикронных ферромагнитных частиц.

1.2.1. Антивихревое распределение намагниченности.

1.2.2. Доменные стенки в нанопроволоках.

1.2.3. Геометрически фрустрированные магнитные системы.

1.3. Выводы.

Глава 2. Эффекты магнитостатического взаимодействия зонда МСМ с образцом.

2.1. Поле рассеяния зонда магнитно-силового микроскопа.

2.2. Влияние взаимодействия полей образца и зонда магнитно-силового микроскопа на формирование МСМ изображений.

2.2.1. Эффекты, связанные с изменением траектории движения зонда в магнитном поле образца.

2.2.2 Возмущение распределения намагниченности образца полем зонда МСМ.

2.3 Воздействие поля зонда магнитно-силового микроскопа на магнитный вихрь.

2.3.1.Энергия взаимодействия магнитного вихря с полем зонда МСМ.

2.3.2.Воздействие поля зонда МСМ на намагниченность кора вихря.

2.3.3.Воздействие поля зонда МСМ на намагниченность оболочки вихря.

2.3.4.Компьютерное моделирование смещения магнитного вихря в поле зонда МСМ.

2.4. Индуцируемое зондом МСМ перемагничивание частиц с перпендикулярной анизотропией.

2.4.1. Экспериментальные исследования индуцированного зондом перемагничивания частиц СоР1.

2.4.2. Микромагнитное моделирование индуцированного зондом МСМ перемагничивания частиц.

2.5. Оценка предельной плотности записи на массивах магнитных наночастиц с помощью зонда МСМ.

2.5.1. Анализ зависимости амплитуды фазового контраста от формы и размера зонда.

2.5.1.1. Сферический зонд.

2.5.1.2. Зонд в форме цилиндра.

2.5.1.3. Зонд в форме параболоида.

2.5.1.4. Зонд в форме параболоида с магнитным покрытием.

2.5.2. Оптимизация параметров системы для записи информации на основе массива ферромагнитных частиц и магнитно-силового микроскопа.

2.6. Выводы.

Глава 3. Магнитные состояния ферромагнитных наночастиц сложной формы.

3.1. Магнитные состояния частиц крестообразной формы.

3.1.1. Экспериментальные исследования магнитных состояний в крестообразных частицах.

3.1.2. Перемагничивание крестообразных частиц несимметричной формы в однородном магнитном поле.

3.1.3. Индуцированное полем зонда магнитно-силового микроскопа перемагничивание симметричных крестообразных частиц.

3.2. Магнитные состояния в гофрированной пленке Со.

3.3. Выводы.

Глава 4. Магнитные состояния ферромагнитных наносистем с сильным магнитостатическим взаимодействием.

4.1 Эффекты пиннинга доменной стенки в гибридной системе нанопроволока-наночастицы.

4.1.1. Теоретический анализ энергии доменной стенки в ферромагнитной нанопроволоке и микромагнитное моделирование движения и пиннинга доменной стенки.

4.1.2. Экспериментальные МСМ исследования эффекта пиннинга доменной стенки.

4.1.3.Магнитная логическая ячейка.

4.2. Коллективные эффекты во фрустрированных массивах ферромагнитных наночастиц на гексагональной решетке.

4.2.1. Микромагнитное моделирование процессов перемагничивания массивов наночастиц.

4.2.2 Экспериментальные исследования эффектов перемагничивания массивов наночастиц.

4.2.2.1. Массив из шести частиц в однородном магнитном поле.

4.2.2.2. Массив из шести частиц в поле зонда магнитно-силового микроскопа.

4.2.2.3. Перемагничивание большого плотноупакованного массива наночастиц в однородном магнитном поле.

4.2.3. Ферромагнитный резонанс в массиве из шести частиц.

4.3 Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Магнитно-силовая микроскопия неоднородных магнитных состояний в ферромагнитных наноструктурах"

- изучено влияние зонда магнитно-силового микроскопа (МСМ) на структуру намагниченности образцов;

- исследовано влияние размера и формы зондов МСМ на величину амплитуды фазового контраста от малых ферромагнитных нанообъектов;

- разработаны методики контролируемого селективного изменения магнитного состояния ряда нанообъектов при помощи поля зонда МСМ.

- исследованы эффекты пиннинга доменной стенки локальным магнитным полем в ферромагнитной системе, представляющей собой нанопроволоку и две частицы.

Подобные системы представляют собой интерес в связи с перспективами создания на их основе приборов магнитной логики;

- изучены особенности перемагничивания • плотноупакованного массива ферромагнитных анизотропных однодоменных частиц, упорядоченных на решетке с гексагональной симметрией. Такие массивы перспективны для создания пассивных перестраиваемых фильтров СВЧ диапазона.

Цели и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы являлось развитие методик магнитно-силовой микроскопии и их применение для исследований неоднородных распределений намагниченности в ферромагнитных субмикронных структурах.

Основными задачами данной работы являлись:

• Изучение особенностей формирования МСМ контраста от ферромагнитной наногофрированной пленки.

Научная новизна

4. Предсказан и экспериментально зарегистрирован эффект управляемого пиннинга доменной стенки в системе ферромагнитная нанопроволока - ферромагнитные наночастицы, обусловленный взаимодействием доменной стенки с полями рассеяния наночастиц.

Практическая значимость

1. Разработаны две экспериментальные методики, позволяющие формировать антивихревое состояние в ферромагнитных частицах крестообразной формы. Первая методика основана на перемагничивании асимметричных крестообразных частиц в однородном внешнем поле, вторая - на несимметричном воздействии зонда магнитно-силового микроскопа на распределение намагниченности в симметричной частице.

2. Экспериментально реализована ферромагнитная система, представляющая собой нанопроволоку и две частицы, в которой наблюдался контролируемый пиннинг доменной стенки при помощи локального магнитного поля частиц. На основе этой системы предложен прототип магнитной логической ячейки, реализующей функцию «Исключающее ИЛИ».

Личный вклад автора

Автор принимал активное участие в постановке задач и проведении исследований.

Исследования влияния поля зонда магнитно-силового микроскопа на намагниченность исследуемого образца проведены автором совместно с В.Л.Мироновым, А.А.Фраерманом, Б.А.Грибковым [А1-А5]. Автором были выполнены теоретические оценки и компьютерное моделирование.

Исследования магнитных состояний в крестообразных частицах проведены совместно с В.Л.Мироновым и А.А.Фраерманом. [А7, А8]. Исследования магнитных состояний в ферромагнитной пленке, нанесенной на слой круглых частиц проведены совместно с М.В.Сапожниковым [А6]. Исследования эффекта пиннинга доменной стенки в ферромагнитной нанопроволоке и исследования поведения массива частиц, упорядоченных на гексагональной решетке лбыли проведены совместно с В.Л.Мироновым и Е.В.Скороходовым [А9, А10]. Все магнитно-силовые измерения и микромагнитное моделирование были выполнены автором.

Основные положения, выносимые на защиту

Апробация результатов

Результаты диссертационной работы докладывались на 16 российских и международных конференциях. В их число входят:

• X, XI, XIII, XIV, XV, XVI Международные симпозиумы "Нанофизика и наноэлектроника", (Н.Новгород, 2006, 2007, 2009, 2010, 2011, 2012 гг.).

• XV, XVII, XVIII Российские симпозиумы по электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (Черноголовка, 2007, 2011, 2012

ГГ.). ' ' !•

• XXI международная конференция "Новое в магнетизме и магнитных материалах" (Москва 28 мая - 4 июня 2009 г.).

• International conference on nanoscale magnetism (ICNM-2010), (Gebze, Turkey, September 28 -October 2, 2010.).

• IV Euro-Asian Symposium "Trends in MAGnetism" Nanospintronics (Ekaterinburg, Russia, June 28-July 2, 2010.).

• International symposium "Nano and Giga challenges in electronics, photonics and renewable energy" ("NGC 2011"), (Moscow, Russia, September 12-16, 2011.).

• International Conference "Functional Materials" ("ICFM - 2011"), (Ukraine, Crimea, Partenit, October 3-8, 2011.). International conference "Micro- and NanoeIectronics-2012" (Zvenigorod, Russia, October 1-5,2012.).

Публикации

Структура и объем диссертации

Заключение диссертации по теме "Приборы и методы экспериментальной физики"

4.3. Выводы

Таким образом, основные результаты данной главы могут быть сформулированы следующим образом.

Проведены исследования различных систем с сильным магнитостатическим взаимодействием.

Был исследован пиннинг доменной стенки в системе, представляющей собой ферромагнитную нанопроволоку и две частицы. Было показано, что взаимодействие намагниченности нанопроволоки с локальным магнитным полем, создаваемым наночастицами, может приводить к пиннингу доменной стенки. В зависимости от взаимной ориентации намагниченности нанопроволоки и наночастиц, пиннинг происходит либо на потенциальном барьере в области непосредственно перед - наночастицами, либо в потенциальной яме. между наночастицами. Величина поля депиннинга определяется конфигурацией магнитных моментов наночастиц. В случае, когда магнитные моменты частиц направлены в противоположные стороны величина поля депиннинга существенно больше, чем при сонаправленной ориентации магнитных моментов частиц.

Был экспериментально исследован пиннинг доменной стенки в системе нанопроволока-наночастицы, изготовленной на основе Со60Ре40. Система имела следующие геометрические параметры: размер нанопроволоки составлял 20x100x2800 нм, диаметр зарождающей части нанопроволоки 200 нм, размер частиц 20x100x200 нм, расстояние между частицами и нанопроволокой 100 нм. В случае, когда магнитные моменты частиц были направлены в противоположные стороны, наблюдались оба варианта пиннинга доменной стенки: на потенциальном барьере и в потенциальной яме. Величина поля депиннинга в обоих случаях составила 560 Э. При сонаправленных магнитных моментах частиц пиннинг доменной стенки экспериментально не наблюдался. Это связано с тем, что поле депиннинга при такой магнитной конфигурации системы меньше поля зарождения доменной стенки, составляющего 300 Э.

На основе рассмотренной системы нанопроволоки и наночастиц предложена модель магнитной логической ячейки, выполняющая логическую операцию «исключающее ИЛИ» (в английском варианте «ХСЖ»). Входной информацией для такой системы служит направление намагниченности наночастиц, а выходной - направление намагниченности свободного конца нанопроволоки.

Были исследованы особенности перемагничивания массивов ферромагнитных наночастиц, упорядоченных на двумерной гексагональной решетке. Рассмотрены плотноупакованные массивы из большого числа частиц и массивы из шести частиц с различными расстояниями между частицами.

Продемонстрировано, что в системе из шести частиц при перемагничивании во внешнем поле реализуются два устойчивых магнитных состояния: квазиоднородное состояние и состояние с нулевым магнитным моментом. Было показано, что степень магнитостатического взаимодействия между ферромагнитными наночастицами определяет характер перемагничивания массива. При слабом магнитостатическом взаимодействии переход в состояние с нулевым магнитным моментом происходит за счет переворота намагниченности частиц, расположенных под углом к внешнему полю. При сильном взаимодействии переход происходит за счет переворота частиц, расположенных вдоль магнитного поля.

Проведены экспериментальные исследования индуцированного зондом перемагничивания массива из шести частиц. Продемонстрировано, что количество магнитных состояний, реализуемых в системе определяется степенью магнитостатического взаимодействия между ее элементами. В системе со слабым взаимодействием можно реализовать любое из восьми магнитных состояний, в том числе состояние, обладающее максимальной энергией. Массив частиц с сильным магнитным взаимодействием нельзя перевести в состояние с высокой энергией. При селективном перемагничивании одной из частиц такого массива, изменялось направление намагниченности не только той частицы, на которую оказывалось воздействие, но и соседних частиц.

Были проведены исследования особенностей перемагничивания плотноупакованного массива частиц, упорядоченного на двумерной гексагональной решетке. Результаты экспериментальных исследований демонстрируют, что в плотноупакованном массиве частиц сохраняются основные особенности перемагничивания узла из шести частиц, являющегося его основным структурным элементом. Показано, что с помощью однородного внешнего поля могут быть сформированы два устойчивых магнитных состояния - квазиоднородное и низкоэнергетическое состояние с нулевым магнитным моментом.

Заключение

Таким образом, основные результаты работы могут быть сформулированы следующим образом.

1. Продемонстрировано, что причиной возникновения искажений МСМ изображений, проявляющихся в виде неравной интенсивности максимумов и минимумов контраста, является возмущение намагниченности образца под действием вертикальной компоненты поля зонда магнитно-силового микроскопа. Проведена оценка величины дополнительного контраста, обусловленного этим возмущением в тонкой ферромагнитной частице.

3. Исследованы особенности формирования МСМ изображений от ферромагнитной пленки, нанесенной на слой сферических частиц ППМА. Показано, что экспериментально регистрируемый МСМ контраст соответствует вихревому и квазиоднородному состояниям в магнитных полусферах.

4. Экспериментально исследован процесс пиннинга доменной стенки локальным магнитным полем в ферромагнитной системе Со6оРе40, представляющей собой нанопроволоку и две перпендикулярные ей наночастицы, являющиеся источниками магнитного поля. Продемонстрировано, что величина поля депиннинга в такой системе определяется взаимной ориентацией магнитных моментов наночастиц. На основе этого эффекта предложен прототип магнитной логической ячейки, реализующей функцию «Исключающее ИЛИ».

В заключении выражаю искреннюю благодарность своему научному руководителю Миронову Виктору Леонидовичу за чуткое руководство и помощь на всех этапах работы над диссертацией.

Особую благодарность выражаю Андрею Александровичу Фраерману, за многочисленные плодотворные обсуждения и постоянный интерес к работе.

Выражаю огромную благодарность сотрудникам ИФМ РАН, совместная работа с которыми сделали возможным написание настоящей диссертации - БА.Грибкову, С. А. Гусеву, С. Н. Вдовичеву, И. Р. Каретниковой, А. Ю. Климову, И. М. Нефедову, В. В. Рогову, М.В. Сапожникову, Е. В. Скороходову, О. Г. Удалову, И. А.Шерешевскому.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Ермолаева, Ольга Леонидовна, Нижний Новгород

1. Martin Y. Magnetic imaging by "force microscopy" with 1000 A resolution / Y. Martin and H. K. Wickramasinghe // Applied Physics Letters. 1987. - V.50. - № 20. -P.1455.

2. Rugar, D. Magnetic Force Microscopy: General Principles and Application to Longitudinal Recording Media. / Rugar D., MaminH.J., GuethnerP., Lambert S.E., Stern J.E., McFadyen I., Yogi T. // Journal of Applied Physics. 1990. - V.68. -P.1169.

3. Meyer, G. Novel optical approach to atomic force microscopy. / Meyer G., Amer N.M. // Applied Physics Letters. 1988. - V.53. - P. 1045.

4. Alexander, S. An atomic resolution atomic - force microscope implemented using an optical lever. / Alexander S., Hellemans L., Marti O., Schneir J.J., Elings V., Hansma P.K., Longmire M., Gurley J. // Journal of Applied Physics. - 1989. - V.65. - P.164.

5. Миронов B.Jl. Основы сканирующей зондовой микроскопии// М.: Техносфера, 2004.

6. Ovchinnikov, D. V. The computer analysis of MFM images of separate ferromagnetic nanoparticles / D. V. Ovchinnikov, A. A. Bukharaev // AIP Conference Proceedings. -2003.-V.696.-P.634.

7. Lohau, J. Quantitative determination of effective dipole and monopole moments of magnetic force microscopy tips/ Lohau J., Kirsch S., Carl A., Dumpich G., Wassermann E.F. // Journal of Applied Physics. 1999. - V. 86. N 6. - P. 3410.

8. Горячев, A.B. Калибровочные параметры зондирующей иглы магнитного силового микроскопа в поле тестирующей токовой петли / Горячев А.В., Попков А.Ф. // Журнал Технической Физики. 2006. - Т.76. - №9. - С.115.

9. Sarid D. "Exploring scanning probe microscopy with "Mathematica"", John Wiley& Sons, Inc., New York, 1997, 262 p.

10. Magonov, S.N. Phase imaging and stiffness in tapping mode atomic force microscopy. / S.N.Magonov, V.Elings, M. - H.Whangbo // Surface Science. - 1997. -V.375. - P.L385.

11. BabcockK.L. Field — dependence of microscopic probes in magnetic force microscopy / Babcock K.L., Elings V.B., Shi J., Awschalom D.D., Dugas M. // Applied Physics Letters. 1996. - V.69. - N.5. - P.705.

12. Koblischka, M.R. Improvements of the lateral resolution of the MFM technique. / Koblischka M.R., Hartmann U., Sulzbach T. // Thin Solid Films. 2003. - V.428. -P.93.

13. Phillips, G. N. High resolution magnetic force microscopy using focused ion beam modified tips. / Phillips G. N., Siekman MAbelmann., L., Lodder J. C. // Applied Physics Letters. 2002. - V.81. - N.5. - P.865.

14. Litvinov, D. Orientation sensitive magnetic force microscopy for future probe storage applications. / Litvinov D., Sakhrat Khizroeva S. // Applied Physics Letters. - 2002. -V.81. -N.10. - P. 1878.

15. Liu, Z. Magnetic force microscopy using focused ion beam sharpened tip with deposited antiferro-ferromagnetic multiple layers /Liu Z., Dan Y., Jinjun Q., Wu Y.// Journal of Applied Physics. 2002. - V.91. -P. 8843.

16. Utke, I. High resolution magnetic Co supertips grown by a focused electron beam / Utke I., P. Hoffmann, R. Berger, L.Scandella, // Applied Physics Letters. - 2002. -V.80, - N.25 - P.4792.

17. Folks, L. Perforated tips for high resolution in - plane magnetic force microscopy / Folks L., Best M.E., Rise P.M., Terris B.D., Weller D., Chapman J.N. // Applied Physics Letters. - 2000. - V.76, - N.7 - P.909.

18. Yoshida, N. Improvement of MFM tips using Fe alloy - capped carbon nanotubes. / Yoshida N., Arie T., Akita S., Nakayama Y. // Physica B. - 2002. - V.323. - P.149.

19. Kuramochi, H. A magnetic force microscope using CoFe coated carbon nanotube probes. / Kuramochi H., Uzumaki T., Yasutake M., Tanaka A., Akinaga H., Yokoyama H. // Nanotechnology. - 2005. - V.16. - P.24.

20. Winkler, A. Magnetic force microscopy sensors using iron filled carbon nanotubes. / Winkler A., Muhl T., Menzel S., Koshuharova - Koseva R., Hampel S., Leonard A., Buchner B. // Journal of Applied Physics. - 2006. - V.99. - P.104905 - 1.

21. Arie, T. Quantitative analysis of the magnetic properties of a carbon nanotube probe in magnetic force microscopy. / Arie T., Yoshida N., Akita S., Nakayama Y. // Journal Physics D: Applied Physics. 2001. - V.34. - P. L43.

22. Arie, T. Carbon Nanotube Probe Equipped magnetic Force Microscope. / Arie T., NishijimaH., Akita S., Nakayama Y. // Journal Vacuum Science and Technology B. -2000. - V.18. -N.l. - P.104.

23. Deng, Z. Metal Coated carbon nanotube tips for magnetic force microscopy. / Deng Z., Yenilmez E., Leu J., Hoffman J.E., Straver E., Dau H., Moler K.A. // Applied Physics Letters. - 2004. - V.85. - N.25. - P.6263.

24. Wolny, F. Iron filled carbon nanotubes as novel monopole like sensors for quantitative magnetic force microscopy / Wolny F., Muhl T., Weissker U., Lipert K., Schumann J., Leonhardt A., Buchner B. // Nanotechnology. - 2010. -V.21. -P.435501.

25. Amos, N. Controlling multidomain stetes to enable sub-10-nm magnetic force microscopy / Amos N., Ikkawi R., Haddon R., Litvinov D., Khizroev S., // Applied Physics letters. 2008. - V.93. - P.203116.

26. Pokhil, T. Spin vortex states and hysteretic properties of submicron size NiFe elements / Pokhil T., Song D., Nowak J. // Journal of Applied Physics. 2000. - V. 87(9). -P.6319.

27. Garcia Martin, J. M. Imaging magnetic vortices by magnetic force microscopy: experiments and modeling / J. M. Garcia - Martin, A. Thiaville, J. Miltat, T. Okuno, L. Vila, L. Piraux // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2004. - V.37. - P. 965.

28. Demand, M. Magnetic domain structures in arrays of submicron Co dots studied with magnetic force microscopy / M.Demand, M. Hehn, K. Ounadjela, R.L. Stamps // Journal of Applied Physics. 2000. - V.87(9). - P.5111.

29. Garcia, J. M. MFM imaging of patterned permalloy elements under an external applied field / J.M. Garcia, A. Thiaville, J. Miltat, KJ. Kirk, J.N. Chapman // Journal of magnetism and magnetic materials. 2002. - V.242 - 245. - P. 1267.

30. Koblischka, M. R. Resolving magnetic nanostructures in the 10 nm range using MFM at ambient conditions / M. R. Koblischka, U. Hartmann, T. Sulzbach // Materials Science and Engineering: C. - 2003. - V.23. - P.747 - 751.

31. Temiryazev, A.G. Surface domains in inhomogeneous yttrium iron garnet / Temiryazev

32. A.G., Tikhomirova M.P., Fedorov I. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. -2003. V.258 - 259. - P.580.

33. Tomlinson, S. L. Modeling the perturbative effect of MFM tips on soft magnetic thin films / S. L. Tomlinson, E.W. Hill // Journal of magnetism and magnetic materials. -1996.-V.161.-P.385.

34. Zhu, Xiaobin. Magnetic force microscopy study of electron beam - patterned soft permalloy particles: Technique and magnetization behavior / Xiaobin Zhu, P. Griitter, V. Metlushko, B. Ilic // Physical Review B. - 2002. V.66. - P. 024423 - 1.

35. Zhu, Xiaobin. Magnetization switching in 70 nm - wide pseudo - spin - valve nanoelements / Xiaobin Zhu, P. Griitter, Y. Hao, F. J. Castaño, S. Haratani, C. A. Ross,

36. B. Vogeli, H. I. Smith // Journal of Applied Physics. 2003. - V.93. - P.l 132.

37. Zhu, Xiaobin. Systematic study of magnetic tip induced magnetization reversal of e -beam patterned permalloy particles / Xiaobin Zhu, P. Griitter, V. Metlushko, B. Ilic // Journal of Applied Physics. 2002. - V.91. - P.7340.

38. Kleiber, M. Magnetization switching of submicrometer Co dots induced by a magnetic force microscope tip / M. Kleiber, F. Kiimmerlen, M. Lohndorf, A. Wadas, D. Weiss, R. Wiesendanger // Physical Review B. 1998. - V.58. - P.5563.

39. Chang, J. Magnetic state control of ferromagnetic nanodots by magnetic force microscopy probe / J.Chang, V.L.Mironov, B.A.Gribkov, A.A.Fraerman, S.A.Gusev, S.N.Vdovichev // Journal of Applied Physics. 2006. - V.100. - P.104304 - 1.

40. Tomlinson, S.L. Micromagnetic Model for Magnetic Force Microscopy Tips. / Tomlinson S.L., Farley A.N. // Journal of Applied Physics. 1997. - V.81. - N.8. -P.5029.

41. Kebe, Th. Calibration of magnetic force microscopy tips by using nanoscale current -carrying parallel wires. / Kebe Th., Carl A. // Journal of Applied Physics. 2004. - V. 95. -N.3. - P.775.

42. Hartmann, U. Analysis Observation of Bloch wall fine structures by magnetic force microscopy. / Hartmann U. // Physical Review B. 1989 - V.40. - N.10. - P.7421.

43. Prinz, G.A. Magnetoelectronics / Prinz G.A. // Science 1998. - V.282. - P.1660.

44. Zutic, I. Spintronics: fundamentals and applications /1. Zutic, J. Fabian, S. Das Sarma // Review of Modern Physics. 2004. - V.76. - P.323.

45. Wolf, S.A. Spintronics: A Spin Based Electronics Vision for the Future / Wolf S.A., Awschalom D.D., Buhrman R.A., Daughton J.M Molnar., S., Roukes M.L., Chtchelkanova A.Y., Treger D.M. // Science. - 2001. - V.294. - P.1488.

46. Russek, S. E. Switching characteristics of spin valve devices designed for MRAM applications / S. E. Russek, J.O. Oti, Y.K. Kim // Journal of magnetism and magnetic materials. 1999. - V. 198 - 199. - P.6

47. Bucchigano, D. W. Abraham, Yu Lu, M. Rooks, P. L. Trouilloud, R. A. Wanner, W. J. Gallagher // Journal of Applied Physics. 1999. - V.85. - P.5828.

48. Wang, J. Programmable spintronics logic device based on a magnetic tunnel junction element/ Wang J., Meng H., Wanga J.P. // Journal of Applied Physics. 2005. - V.97, -P.10D509.

49. Natali, M. In-plane reversal mechanisms in circular Co dots. / Natali M., Prejbeanu I.L., Buda L.D., Lebib A., Chen Y., Ounandjela K. // Journal of Applied Physics. 2002. -V.91. -N.10. - P.7343.

50. Albrecht, M. Writing of high density patterned perpendicular media with a conventional longitudinal recording head / M. Albrecht, A. Moser, C. T. Rettner, S. Anders, T. Thomson, and B. D. Terns // Applied Physics Letters. - 2002. - V.80. -P.3409.

51. Prejbeanu, I. L. In-plane reversal mechanisms in circular Co dots /1. L. Prejbeanu, M. Natali, L. D. Buda, U. Ebels, A. Lebib, Y. Chen, K. Ounadjela // Journal of Applied Physics. 2002,- V.91. - P.7343.

52. Farhoud, M. The effect of aspect ratio on the magnetic anisotropy of particle arrays / M. Farhoud, Henry I. Smith, M. Hwang, C. A. Ross // Journal of Applied Physics. 2000. -V.87.-P.5120.

53. Fraerman, Magnetic force microscopy of low-coercivity ferromagnetic nanodiscs A.A. Fraerman A.A., Gribkov B.A., Gusev S.A., Mironov V.L., Polushkin N.I., Vdovichev S.N.- Physics of Low Dimensional Structures. - 2004. - V.l. - P.l 17.

54. Chern, G. W. Topological defects in flat nanomagnets: The magnetostatic limit/ G. -W. Chern, H. Youk, O. Tchernyshov// Journal of Applied Physics. - 2006. - V.99. -P.08Q505.

55. Neubauer A. Topological Hall Effect in the A Phase of MnSi / Neubauer A., Pfleiderer C., Binz B., Rosch A., Ritz R, Niklowitz P.G., Böni P. // Physical Review Letters. -2009.-V. 102.-P. 186602.

56. Shigeto, K. Magnetic force microscopy observation of antivortex core with perpendicular magnetization in patterned thin film of permalloy / Shigeto K., Okuno T., Mibu K., Shinjo T. // Applied Physics. Letters. 2009. - V.80. - P.4190.

57. Zhu, X. Spatially resolved observation of domain wall propagation in a submicron ferromagnetic NOT - gate / Zhu X., Allwood D.A., Xiong G., Cowburn R.P., Griitter P. // Applied Physics Letters. - 2005. - V.87. - N.25 - P.062503.

58. McMicheel, R.D. Head to head domain wall structures in thin magnetic strips / McMicheel R.D., Donahue M.I. // IEEE Transactions on Magnetics. 1997. -V.33. -P.4167.

59. Bryan, M.T. Magnetic domain wall propagation in nanowires under transverse magnetic fields/Bryan M.T., Schrefl T., Atkinson D., Allwood D.A. // Journal of Applied Physics. -2008.-V.103. P. 073906.

60. Kunz, A. Enhancing domain wall speed in nanowires with transverse magnetic fields / Kunz A., Reiff S.C. // Journal of Applied Physics. 2008. - V.103. P.07D903.

61. Beach, G.S.D. Current-driven excitations in symmetric magnetic nanopillars / Beach G.S.D., Nistor C., Knutson C., Tsoi M., Erskine J. L. // Nature Mater. 2005. -V.4. -P.741.

62. Weerts, K. Influence of pulse amplitude and rise time on field induced domain wall propagation in Ni80Fe20 nanowires AVeerts K., Neutens P., Lagae L., Borghs G.// Journal of Applied Physics. - 2008. - V.103. P.094307.

63. Shigeto, K. Magnetic force microscopy observation of antivortex core with perpendicular magnetization in patterned thin film of permalloy / Shigeto K., Okuno TMibu., K., Shinjo T., Ono T. // Applied Physics Letters. 2002. - V.80 - P„4190.

64. Prinz, G.A. Magnetoelectronics applications / Prinz G.A. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999. -V. 309. - P.57.

65. Allwood, D.A. Magnetic Domain Wall Logic / Allwood D.A., Xiong G., Faulkner

66. C.C., Atkinson D., Petit D., Cowburn R.P.// Science 2005. - V.309. - P.1688.

67. Allwood, D.A. Submicrometer Ferromagnetic NOT Gate and Shift Register et al. / Allwood D. A., Xiong G., Cooke M.D., Faulkner C.C.,Atkinson D., Vernier N., Cowburn R.P. // Science. 2002. - V.296. - P.2003.

68. Allwood, D.A. Writing and erasing data in magnetic domain wall logic systems /Allwood D.A., Xiong G., Cowburn R.P.// Journal of Applied Physics. 2006. - V.100. P. 123908

69. Allwood, D.A. Magnetic domain wall serial in parallel - out shift register / Allwood

70. D.A., Xiong G., Cowburn R.P. // Applied Physics Letters. 2006. - V.89 - P.102504.

71. Allwood, D.A. Characterization of submicrometer ferromagnetic NOT gates / Allwood D.A., Xiong Gang, Cooke M.D., Faulkner C.C., Atkinson D., Cowburn R. P.// Journal of Applied Physics. 2004. - V.95. P. 8264

72. Allwood, D.A. Domain wall cloning in magnetic nanowires /Allwood D.A., Xiong G., Cowburn R.P. // Journal of Applied Physics.- 2007. V.101. P. 024308.

73. Glathe, S. Experimental study of domain wall motion in long nanostrips under the influence of a transverse field / Glathe S., Berkov I., Mikolajick T., Mattheis R. // Applied Physics Letters. 2008. - V.93 - P.162505.

74. Petit, D. Domain wall pinning and potential landscapes created by constrictions and protrusions in ferromagnetic nanowires / Petit D., Jausovec A.V., Read D.E., Cowburn R.P. // Journal of Applied Physics.- 2008. V.103. P. 114307.

75. Djuhana, D. Asymmetric ground state spin configuration of transverse domain wall on symmetrically notched ferromagnetic nanowires / Djuhana D., Piao H., Lee S., Kim D.H., Ahn S.M., Choe S.B. // Applied Physics Letters. 2010. - V.97 - P.022511.

76. O'Brien, L. Bidirectional magnetic nanowire shift register / O'Brien L., Read D.E., Zeng H.T., Lewis E.R., Petit D., Cowburn R.P. // Applied Physics Letters. 2009. -V.95 - P.232502.

77. Petit, D. High efficiency domain wall gate in ferromagnetic nanowires /Petit D., Jausovec A.V., H.T. Zeng, Lewis E.R., O'Brien L., Read D.E., Cowburn R.P. // Applied Physics Letters. 2009. - V.93 - P. 163108.

78. Zeng, H.T. Fast domain wall motion in magnetic comb structures / Zeng H.T., Petit D., O'Brien L., Read D., Lewis E.R., Cowburn R.P. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials.-2010.- V.322. P.342.

79. O'Brien, L. Tunable Remote Pinning of Domain Walls in Magnetic Nanowires / O'Brien L., Petit D., Lewis E.R., Cowburn R.P., Read D.E., Sampaio J., Zeng H.T., Jausovec A. V. // Physical Review. Letters. - 2011. - V.106. - P.087204.

80. Ahn, S. M. Control of domain wall pinning in ferromagnetic nanowires by magnetic stray fields / Ahn S.M., Moon K.W., Cho C.G., Choe S.B. // Nanotechnology. 2011. -V.22. - P.085201.

81. O'Brien, L. Near Field Interaction between Domain Walls in Adjacent Permalloy Nanowires / O'Brien L., Petit D., Zeng H.T., Lewis E.R., Sampaio J., Jausovec A.V., Read D.E., Cowburn R. P. // Physical Review. Letters. - 2009. - V. 103. - P. 077206.

82. Mol, L.A. Magnetic monopole and string excitations in two dimensional spin ice / Mol L.A., Silva R.L., Silva R.L., Pereira A.R., Moura - Meló W.A., Costa B.V. // Journal of Applied Physics. - 2009. - V.106. - P.063913.

83. Nisoli, C. Ground State Lost but Degeneracy Found: The Effective Thermodynamics of Artificial Spin Ice / Nisoli C., Wang R., Lee J., McConville W.F., Lammert P.E., Schiffer P., Crespi V.H. // Physical Review. Letters. 2007. - V.98. - P.217203.

84. Remhof A. Magnetostatic interactions on a square lattice / Remhof A., Schumann A., Westphalen A. Zabel H. // Physical Review B. 2008. - V.77. - P. 134409.

85. Budrikis, Z. Vertex Dynamics in Finite Two-Dimensional Square Spin Ices / Budrikis Z., Politi P., Stamps R.L. // Physical Review Letters. 2010. - V.105. - P.017201.

86. Li, J. Comparing artificial frustrated magnets by tuning the symmetry of nanoscale permalloy arrays / Li J., Ke X., Zhang S., Garand D., Nisoli C., Lammert P., Crespi V.H., Schiffer P. // Physical Review B. 2010. - V.81. - P.092406.

87. Schumann, A. Charge ordering of magnetic dipoles in artificial honeycomb patterns / Schumann A., Sothmann B., Szary P., Zabel H // Applied Physics Letters. 2010. -V.97 - P.022509.

88. Qi, Y. Direct observation of the ice rule in an artificial kagome spin ice / Qi Y., Brintlinger T., Cumings J.// Physical Review B. 2008. - V.77. - P.094418.

89. Mengotti, E. Building blocks of an artificial kagome spin ice: Photoemission electron microscopy of arrays of ferromagnetic islands / Mengotti E., Heydermann L.J., Rodriguez A.F., et. all. // Physical Review B. 2008. - V.78. - P. 144402.

90. Chappert, C. Planar patterned magnetic media obtained by ion irradiation / Chappert C., Bernas H., Ferré J. // Science. 1998. - V. 280. - P. 1919.

91. Albrecht, M. Writing of high density patterned perpendicular media with a conventional longitudinal recording head / Albrecht M., Moser A., Rettner C.T. // Applied Physics Letters. - 2002. - V. 80. - P. 3409.

92. Kryder, M.H. High density perpendicular recording - advances, issues, and extensibility / Kryder M.H., Gustafson R.W. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2005. - V. 287. - P.449.

93. Richter, H.J. Recording on Bit Patterned Media at Densities of 1 Tb/in2 and Beyond / Richter H.J., Dobin A.Y., Heinonen О.// IEEE Transactions of Magnetics. -2006. V.-42.-P.2255.

94. Moser, A. Off track margin in bit patterned media / Moser A., Hellwig O., Kercher D., Dobisz E. // Applied Physics Letters. - 2007. - V. 91. - P.162502.

95. Martn, J.I. Ordered magnetic nanostructures: Fabrication and properties / Martn J.I., Nogues J., Liu K.// Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2003. - V. 256. - P.449.

96. Chunsheng E. Magnetization reversal in patterned (Co/Pd)„ multilayers / Chunsheng E., Parekh V., Ruchhoeft P., Khizroev S., Litvinov D. // Journal of Applied Physics. 2008. - V.103. - P.063904.

97. Repain, V. Magnetic interactions in dot arrays with perpendicular anisotropy / Repain V., Jamet J. P., Vernier N., Bauer M., Ferré J., Chappert C., Gierak J., Mailly

98. D. // Journal of Applied Physics. 2004. - V.95. - P.2614.

99. Takahoshi, H. Micro magnetic structure of magnetic clusters in CoCrTaPtB recording media / Takahoshi H., Saito H., Ishio S. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2004. - V. 237. - P.231.

100. Gider, S. Imaging and magnetometry of switching in nanometer scale iron particles / Gider S., Shi J., Awschalom D.D., Hopkins P.F., Campman K.L., Gossard A.C., Kent A.D., von Molnár S. // Applied Physics Letters. - 1996. - V.69. - P.3269.

101. Г. Корн, Т.Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров М.: Наука. 1967.

102. Usov, N. A. Magnetization curling in a fine cylindrical particle / N. A. Usov, S.

103. E. Peschany // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1993. - V.118. - P. L290.

104. Guslienko, K. Yu. Magnetization reversal due to vortex nucleation, displacement, and annihilation in submicron ferromagnetic dot arrays / Guslienko K.Yu., Novosad V., Otani Y., Shima H., Fukamichi K. // Physical Review B. 2001. -V.65.-P. 024414.

105. Okuno, T. MFM study of magnetic vortex cores in circular permalloy dots: behavior in external field / T. Okuno, K. Shigeto, Т. Ono, K. Mibu, T. Shinjo // Journal of magnetism and magnetic materials. 2002. - V.240. - P.l.

106. Wei Z.-H., Nonuniform micromagnetic states in thin circular dots / Wei Z.-H., Cang C.-R., Usov N.A., Lai M.-F., Wu J.C. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2002. - V.239. - P. 14

107. Mitsuzuka K. Magnetic properties of Co-Pt/Co hard/soft stacked dot arrays / Mitsuzuka K., Shimatsu T., Muraoka H., Aoi H., Kikuchi N., Kitakami O.// Journal of Applied Physics. 2008. - V. 103. - P.07C504.

108. Lohau, J. Magnetization reversal and coercivity of a single domain Co/Pt dot measured with a calibrated magnetic force microscope tip / Lohau J., Carl A., Kirsch S., Wassermann E.F. // Applied Physics Letters. - 2001. - V.78. - P. 2020.

109. Streubel, R. Magnetic vortices on closely packed spherically curved surfaces / Streubel R., Makarov D., Kronast F., Kravchuk V., Albrecht M., Schmidt O.G. // Physical Review B. 2012. - V.85. - P. 174429.1. СПИСОК РАБОТ АВТОРА

110. А1. Миронов, В.J1. .Взаимодействие магнитного вихря с полем , зонда магнитно-силового микроскопа / Миронов B.JL, Ермолаева O.JI. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2007. - N.8, - С.37.

111. А2. Миронов, В. Л. Влияние поля зонда магнитно-силового микроскопа на распределение намагниченности в исследуемых образцах / Миронов В.Л., Фраерман А.А, Ермолаева. О.Л. // Известия РАН. Серия физическая. 2008. - Т.72. - N.11. -С.1558.

112. A8. Миронов, В.Л. Управление магнитным состоянием массивов ферромагнитных наночастиц с помощью неоднородного поля зонда магнитно-силового микроскопа/ Миронов В.Л., Фраерман А.А., Грибков Б.А., Ермолаева О.Л.д Климов А.Ю., Гусев С.А.,

113. Нефедов И.М., Шерешевский И.А. // Физика металлов и металловедение. 2010. -Т.110. -№7. - С.708.

114. А9. Mironov, V.L. Field-controlled domain wall pinning-depinning effects in a ferromagnetic nanowire-anoislands system / Mironov V.L., Ermolaeva O.L., Skorohodov E.V., Klimov A.Yu.//Physical ReviewB. 2012,- V.85.-P. 144418.

115. A10. Миронов, В.JI. Эффекты магнитостатического взаимодействия в упорядоченном массиве ферромагнитных наночастиц на гексагональной решетке / Миронов В.Л., Ермолаева О.Л., Скороходов Е.В. // Известия РАН. Серия физическая. -2013. Т.77. -№1. - С.39.

116. All. Миронов, В.Л. Взаимодействие магнитного вихря с полем зонда магнитно-силового микроскопа / Миронов В.Л., Ермолаева О.Л. // Труды X симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника", (г.Н.Новгород). 2006. - С.229.

117. А 12. Миронов, В.Л. Оптимизация системы записи информации на основе МСМ и массива ферромагнитных наночастиц / Миронов В.Л., Ермолаева О.Л. // Труды XI Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника" (г. Нижний Новгород). 2007. - С.492.

118. А13. .- Миронов, В.Л. Оптимизация параметров зондов магнитно-силового микроскопа / Миронов В.Л., Ермолаева О.Л // Труды XI Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника" (г. Нижний Новгород). 2007. - С. 496.

119. А23. Фраерман, A.A. Антивихревое состояние в ферромагнитных частицах крестообразной формы / Фраерман A.A., Гусев С.А., Грибков Б.А., Ермолаева О.Л., Нефедов И.М., Каретникова И.Р., Климов А.Ю., Удалов О.Г., Миронов В.Л. // Труды

120. XVI Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника" (г.Нижний Новгород). 2010. - С.279.

121. А28. Миронов, В.Л. Магнитные логические ячейки на основе ферромагнитных наночастиц и нанопроволок / Миронов В.Л., Ермолаева О.Л.// Труды XV Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника" (г.Нижний Новгород). -2011.-С.338.

122. А29. Ермолаева, О.Л. Магнитные логические ячейки на основе ферромагнитных наночастиц и нанопроволок / Ермолаева О.Л., Миронов В.Л. // Труды XV Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника" (г.Нижний Новгород). -2011.-С.338.

123. Миронов, B.JI. Магнитно-силовая микроскопия доменных стенок в ферромагнитных нанопроволоках / Миронов B.JI., Ермолаева O.JL, Скороходов Е.В. // Труды XXIV Российской конференции по растровой электронной микроскопии (г. Черноголовка). 2012. - С.238.