Магнитные свойства, структура и технология получения аморфных тонких пленок системы Tb-Fe-Co для магнитооптических носителей информации тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

На правах рукописи

УМПЕЛЕВ Александр Михайлович

УДК 669.017:539.23

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА, СТРУКТУРА И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ АМОРФНЫХ

ТОНКИХ ПЛЕНОК СИСТЕМЫ Tb—Fe—Со ДЛЯ МАГНИТООПТИЧЕСКИХ НОСИТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ

(01.04.07 — «Физика твердого тела»)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1992

Работа выполнена в лаборатории материалов для внешних запоминающих устройств ЭВМ кафедры металлографии Московского института стали и сплавов.

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор НОВИКОВ В. Ю. кандидат физико-математических наук СТОЛЯРОВ В. Л.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук ТУЛИН В. А. кандидат физико-математических наук ОТСТАВНОВ Ю. Д.

Ведущая организация: НИИЦЭВТ

Защита состоится^ ноября 1992 г. на заседании специализированного совета К-053.08.06 Московского института стали и сплавов по адресу: г. Москва, 117936, Ленинский проспект, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского института стали и сплавов.

Автореферат разослан « » 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

МУКОВСКИИ Я. М.

РОССИЙСКИ 'ОСУД

БИБЛИОЧЬ&Л з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность теин. Одним га направлений развития средств вычислительной телиики является совершенствование систеи внешней па-югги ЭВМ.

В настоадэ врэия ведутся активный поиск и исследование новых перспективных ютериалоь для носителей внсокоплотной записи

ю!фор13ции.

С этсй точки зрения. иесошюнзгай интерес представляют собой auopjt-iue тонкие пл&жи сплавов редкоземельных и переходных иетал-лов es-tk, где через мг обозначен ть, аа и/или Ву> а через тм обозначены г* и/или со, свойства которых позволят: реализовать тершшгнитный гтргагцнп записи и шгиитооптический принцип считывания. Носители, в которых в качестве рабочего слог используются эти гаториала, игаит ряд преимуществ по сравнении с традиционно ис-пользуешши:

-поверхностная плотность записи информации на носителях этого класса ограничена только ниникаяьнш доеиетроы сфркусированного луча лазера И приблизительно на порядок шеэ, чей в накопителях на носителях с перпендикулярны* намагничивание!! на основе плёнок сплава со-cr; ^

-принцип записи и считывания исключает контакт незму головкой записи/считывания и носителей, что позволяет увеличить срок 'службы как головки, так и носителя;

-плёнки иг-тк легко получить в ашрфкш состоянии в достаточно широкой диапазоне составов, что обеспечивает отсутствие "шума границ зВрен" при счигывании. '

Ашрфше плёнки re-th является ферримагнетикои с неколлинеар-ной магнитной структурой и при некоторых условиях обладают перпен-

дикулярной магнитной анизотропией с к^ЮМо'эрг/с^, что делает их интересным физический объектом с точки зрения исследованмя природы Магнитных явлений.

Магнитные свойства этих плёнок сильно зависят как от концентрации основных элементов, так и от наличия незначительного количества примесей, таких как кислород, аргон азот и д. Это предъявляет повышенные требования к условиям и параметрам технологического процесса их по *чения.

Локальные флуктуации состава и структуры плёнок вызывает резкое изменение магнитных и магнитооптических свойств носителя, что приводит к росту числа ошибок при записи и считывании информации. Повышение надёжности магнитооптических носителей информации обуславливает необходимо_гь подробнее исследования причин возникновения разного типа несднородностей и кх влияния на магнитные свойства, а также разработки технологических приёмов, позволяющее получать однородные по химическому составу и магнитным свойствам плёнки или плёнки с заранее заданной и контролируемой неоднородностью.

Условия применения аморфных сплавов яе-тм а качестве материалов для магнит тических носителей информации накладывает противоречивые ограничения на величину их намечиченк ли, односной низотропии. коэрцитивной силы и угла вощения Керра, которым не в полной мере удовлетворяет плёнки двойных сплавов ие-тм.

С этой точш зрения актуальной задачей является исследование плёнок трёх и более компонентных сплавов ке-тк, из которых наиболее переяектившаа« явяшгся плёнки ть-^в-со, сочэтавдю высокую коэрцитивность, приемлемую теыпературу комтеисацид I? дост-точно большие значения угла Керрз. Крояэ того, ожг облагав? позюпэнной температурной и временной стгфиькостью жп:;:7кк>: свойстг по ергв-

мениа с плёнками двойных сплавов.

Одним из способов повышения характеристик магнитооптических носителей на основе аморфных плёнок ке-тм является применение многослойных магнитных покрытий, состоящих из различных функциональных слоев.

Несмотря на то, что к. настоящему времени опубликовано значительное количество работ, посвящённых изучении аморфных плёнок сплавов ее-тк, продолжаются интенсивные исследования физической природы магнитных свойств, разрабатываются оптимальная технология получения и способы увеличения стабильности этих материалов.

Пель работы. Целью диссертационной работы являлось экспериментальное исследование магнитных свойств и структуры тонких аморфных плёнок ть„СГе1_уСоу\-х» в том числе:

-разработка лабораторной технологии получения аиэрфных плёнок ть^е^-оД^ с ыагнитнь"щ свойствами, позволяющими реализовать термомагнитную запись и магнитоптическое считывание (позволяющими применять их в качестве среды записи магнито"тического носителя);

"исследование зависимости химического состава, структуры и магнитных свойств пленок ть,<сг'в,1_ус0у>1-* от параметров напыления;

-исследование влияния концентрации кобальта на магни ные свойства аморфных плёнок тьхсг'еч.ус0у51-. :

-разработка методики измерения петель гистерезиса намагниченности, эффектов Холла и Керра для достоверного изучения магнитного состояния неоднородных по химическому составу плёнок

ТЬ СРв. Со) ;

к 4-у у 1-х»

-исследование влияния неоднородности химического состава на магнитные свойства плёнок ть/р'е£.уСоу:)4.|<;

-получение плёнок тькСГв1-уСоу>1-* с заданным изменением хи-

шческого состава и магнитных свойств по толщине за счёт варьирования параметров напыления.

Научная новизна. В настоящей работе:

-экспериментально и теоретически исследована зависимость магнитных свойств аморфных плёнок тьхс Ге»-уСоу:>1-),. полученных ыагне-тронным вч-напылением, от химического состава при частичном замещении железа кобальтом в диапазоне о<у<о,зо;

-предложена ■ этодика анализа мь. нитного состояния плёнок, основанная на комбинированном измерении петель гистерезиса намагниченности, эффектов Холла и Керра;

предложена простая модель многослойной плёночной системы, позволяющая объяснить основные особенности перемагничивания реальных неоднородных по лимическому составу плёнок.

Практическая значимость. Результаты, полученные в работе могут быть использованы:

-для разработки технологии массового производства магнитооптических носителей на основе аморфных плёнок тьсгв со мете "ом магнетронного вч-напыления;

-для конт[ }ля однородности распределения компонентов сплава по толщине плёнки;

-для получения двухслойных плёнок .1 плёнок с заданным изменением химического состава по толщине, позволяющих осуществлять прямую перезапись информации.

Результаты и положения диссертации докладывались и обсуждались на ряде семинаров и конференций:

1.Всесоюзный семинар "Границы раздела в материалах электронной техники" С20-22 февраля 1989г., Черноголовка).

2.1-й Ежегодный семинар, посвящённый памяти В.Г.Королькова

'Проблемы магнитной записи" (13-14 апреля 1989г., г.Москва, ВНИИТР).

3.Школа-семинар молодых учёных по магнитомикроэлектронике (8-14 октября 1989г., г.Алушта).

4.Международная конференция "Материалы электронной техники" (21-29 сентября 1990г., г.Зарна, Болгария).

5.Советско-японский семинар "Границы зёрен в новых материалах" (1-7 октября 1990г., г.Москва, МИСиС-ШПЫ).

6.Четвёртая Всесоюзная конференция "Проблемы оптической памяти" (12-14 октября, 1990г., г.Телави).

7.Советско-американский семинар по физике поверхности (7 июля 1991г., г.Москва, МИСиС).

8. Международная конференция 'Траницы зёреинтерфейсы и механические свойства" (15-19 сентября 1991г., Прахатице, Чехословакия).

9.NATO Advanced Study Institute Conf. "High Density Digital Recording" C7-19 June 1992, II Ciocco, Italy).

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из 4 глав и списка литературы из 125 наименований. Работа содержит 174 страницы машинописного текста,60 рисунков и 5 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ' РАБОТЫ

Образцы для исследований получали на универсальной лабораторной установке scM-eou фирмы Alcatel scm (франция) с цилиндрической вакуумной камерой, обеспечивающей предварительный вакуум не хуже 5- 10~7Тор <парциальные давления газов с массой М>40 меньше 10~"ТорЭ.

Для нанесения плёночных покрытий был выбран метод магнетрон-ного высокочастотного распыления (вч-распы^ения), имеющий ряд пре-

имуществ по сравнению с термическим испарением и напылением на постоянном токе:

-даёт возможность получать плёнки на большой поверхности с довольно высокой равномерностью химического состава по толщине;

-обеспечивает хорошую воспроизводимость химического состава

МИшЗНИ?

-позволяет распылять диэлектрические материалы;

-обеспечивает высокую адгезию н^.ш ленных пленок.

В качестве источника напыляемого сплава использовали составную мишень, представлявшую собой диск высокочистого тербия диаметром 150мм с закреплёнными на нём съёмными пластинами железа и кобальта. Химический состав напыляемых плёнок варьировался за счёт изменения соотношении площади митени, занимаемой тербием, железом и кобальтом.

/

Применение^неферромагнитного при комнатной температуре тербия в качестве основы мишени позволило избежать ослабления магнетрон-ного эффекта из-за шунтирования магнитного потока магнетрона ферромагнитными железом и кобальтом.

В результс.е удалось получить устойчивый разряд при более низких давлениях рабочего газа, что полоптельнс сказалось на двойствах напыляемых плёнок.

В качестве подложек использовали пластины из стекла или моно-кристалли^ского кремния ориентации (111).

Подложки подвергались химической очистке п^. стандартной технологии, а непосредственно песед напылением функциональных слоев -ионно-плазменному травлению в вакуумной камере лабораторной установки. В процессе напыления образцов подложка охлаждалась водой или жидким азотом.

Для защиты содержащего химически активные элементы магнитного слоя от окисления атмосферным кислородом в настоящей работе использовали плёнки -^о,, ^ или лш. Покрытия наносили в одном вакуумном цикле с магнитным слоем: первое - вч-распылением кварцевой подложки в атмосфере аргона, а второе и третье - распылением кремниевой или алюминиевой подложки в атмосфере очищенного азота.

Толщина магнитного слоя составляла бОнм, а защитного покрытия ¥

- ЗОнм. Такой выбор толщин магнитного слоя и защитного покрытия улучшает магнитооптические свойства образцов.

Для измерения магнитных свойств аморфных тонких плёнок ть^сге^со^э^ использовали вибрационный магнитометр с колеблющаяся образцом, имеющий чувствительность по магнитному моменту 2-10~вГс-сма и позволяющий исследовать угловую г.-исимость петель гистерезиса пленок размером 5x4 мм*.

Измерение зависимости коэрцитивной силы от температуры выполняли на специально изготовленном гальваномагнитном гистериографе по петлям гистерезиса аномального эффекта Хо"ла.

Нагрев и охлаждение образца осущестчлялся потоком газообразного азота. Температура изменялась в диапазоне от -100 до 400°С.

' Магнитооптические свойства пленок исследовали на устанс зке для измерения полярного эффекта Керра. В качестве источника монохроматического излучения (длина волны бЗЗнм) служил гелий-неоновый лазер мощностью 4мВт.

Сравнение трёх типов петель гистерезиса: намагниченности, эффектов Керра и аномального эффекта Холла позволяет получить более полную информацию о магнитном состоянии исследуыых плёнок, в том числе неоднородных по химическому составу.

Это связано с тем, что петля гистерезиса намагниченности, из-

меренная на вибромагнитометре, описывает поведение суммарного магнитного момента плёнки, петля гистерезиса эффекта Холла - магнит-ноге! момента подсистемы переходного металла по всей толщине плёнки, а эффекта Керра - подсистемы гэреходного металла в тонком поверхностном слое.

Структура плёнок исследовалась методом просвечивающей электронной микроскопии, химический состав и послойное распределение элементов по toj: ше - методами спектроскопии обратного резерфор-довского рассеяния и Оже-спекрального анализа.

Образцы для всех видов магнитных измерений и электронномикро- • скопических исследований напыляли в одном вакуумном цикле.

Р первой части работы была разработана лабораторная технология получения однородных по xr-ическому составу аморфных плёнок ТЬкСГв»-уСоу51-х' обеспечивающая высокую воспроизводимость их магнитных свойств. Характеристики плёнок обеспечивали возможность их применения в качестве рабочего слоя магнитооптических носителей информации: они обладали перпендикулярной магнитной анизотропией С онстанта одноосной магнитной анизотропиии в пределах 0,5-1,0-Ю^эрг-см9), высокой коэрцитивной силой нс(от 2000 до 15000Э), достаточной для достоверного считывания информации величиной угл; вращения плоскости поляризации Керра (0,25-0,35°) и значением точкой Кюри, позволяющей реализовать терыомагнитную запись.

В этой части работы исследовано также влияние материала защитного покрытия на магнитные свойства- плёнок TbCFe со в качестве защитного слоя использовали плёнки sl°2, si^ и ain, напыляемые в одном вакуумном цикле с магнитным слоем. Показано, что сразу госле напыления материал покрытия не сказывается на свойст-

вах образцов. Однако после длительного хранения при комнатной температуре или отпуска при т-80вс магнитные свойства образцов, покрытых £ioif ухудшаются, что. связано с окислением химически активного тербия, содержащегося в рабочем слое, кислородом защитного покрытия. Магнитные свойства образцов с защитой из и aim

после длительного хранения или отпуска не изменялись. Таким образом, с точки зрения повышения стабильности параметров плёнок ¥

Tbj.Fei yCoyii предпочтительнее защитные покрытия яд или ain.

На образцах с защитным покрытием si^ для используемой схемы вч-распыления и составной мишени была исследована зависимость зависимости химического состава и магнитных свойств аморфных плёнок сплавов тьсге^со э^ от технологических параметров (давления рабочего газа раг, напряжения смещения на подложке ив1ая, остаточного давления рГ(И8, температуры подложки

В результате были опг-делены пределы изменения параметров напыления, в которых химический состав и мзгнитные свойства плёнок удовлетворяли требованиям, предъявляемым к ктнитооптиче^ким носителям информации этого класса. Кроме тг~о был установлен диапазон значений давления раоочего газа и напряжения смещения на подложке, в котором изменение магнитных свойств плёночных рбрззцов при Б_рь-ировании технологических параметров связано, в основном, с изменением химического состава рабочего слоя.

С учётом полученных результатов была исследована зависимость магнитных свойств аморфных плёнок тьм£рв1-уСйу>£.1< от концентрации основных компонентов.

С целью изучения закономерностей влияния концентрации основных элементов на магнитные свойства аморфных плёнок сплава TbHCF*,.yCoy3t-ll от были изг'отоБлены обра' ы, состав которых (ве-

личина * и у) варьировался в диапазоне 0,18<х<0,30; СКу<0,30.

Химический состав плёнок варьировался за счёт изменения состава иишени: пластины железа заменялись пластинами кобальта (при этом увеличивалась доля кобальта у) и'или уменьшалась площадь тер-биевой основы при помощи установки дополнительных пластин железа (при этом уменьшалась концентрация тербия *). В э£ом случае состав плёнки изменялся скачкообразно.

Плавное изменение состава плён..л при фиксированном соотношении площадей мишени, занимаемых различными элементами, достигалось за счёт варьирования давления аргона в диапазоне 0,1-5 мТор. Как показано в настоящей диссертационной работе в этом диапазоне давлений отличие магнитных свойств плёнок, полученных при разных раг, связано, главным обозом, с изменением концентрации основных элементов.

Образцы напылялись на охлаждаемые ¡ои<<им азотом кремниевые и стеклянные подложки, в качестве защитного покрытия использовался слой • толщиной -ЗОнм. Толщина магнитного слоя

ть <Ре1_усоу51_11 у всех образцов была одинакова и составляла приблизительно 60нг. Поверхность подложек подвергалась стандартной химической очистке и ионному травлению в течении 1Г минут в одном ■••акуумном и-кле с напылением рабочего с. ля. Химический состав плёнок плёнок определялась методом обратного резерфордовского рассеяния.

Показано, что при частичном замещении жеъзза кобальтом при постоянной концентрации тербия в сплаве ть-ге температура Кюри тс увеличивается со средней скоростью приблизительно 5 градусов на ат.* кобальга.

Намагниченность насыщения сплавов с содержанием ть выше

хеот«р' соответствующего компенсации при комнатной температуре, уменьшается с увеличением доли со. В то время как для сплавов, концентрация ть в которых ниже компенсационной, наблюдается рост намагниченности насыщения с увеличением доли Са

Подобная зависимость мя может быть связана с тем, что при частичном замещении атомов железа атомами кобальта увеличиваете магнитный момент "подсис .-емы переходных металлов и сплав, соответственно, удаляется от точки компенсации или приближается к ней. Подтверждает это предположение и тот факт, что в. плёнках с концен- • трацией ть=24ат.* Свышэ *со„р для двойного сплава тьге) при у=0,18 наблюдается компенсация. При переходе через -*ту область составов . намагниченность насыщения сплава обращается в нуль, а петли гпте-резиса Холла и Керра меняют знак.

В рамках этого претставлеь. .я отмеченное изменение *в с концентрацией со можно объяснить тем, что при частичном замещении атомов Fe атомами со за счёт уменьшения угла раствора конуса магнитных моментов атомов г® увелк .ивается намагниченность подсистемы переходных металлов. При э^ом с увеличением концентр ^ции со суммарная намагниченность в сплавах, обогащенных ть, уменьшается, а в сплавах, обеднённых ть, наоборот, возрастает.

Таким образо» легирование двойного сплава тъ-fe кобальтом приводит к. смещению точки компенсации хсогпр в сторону бс тьших. ксч-центраций ть. Это обстоятельство влияет на выбор состава рабочего слоя носителей магнитооптической заП'":и.'

Ееличина коэрцитивной силы в плёнках сплавов Tb^eFe^co и .тьмСГв«-уСоу5»® увели жаетея с ростом, у. В . плёнках тьмСГе»-уСоу370 ПРИ ** 0,18 на крииой зависимости нсСуз имеется разрыв, соответствующий точке компенсации. Смещение- точки компен-

сации в область больших концентраций тербия по сравнению с двойными сплавами ть-Ре с*С01пр* 22ат.*гьэ также косвенно подтверждает предположение об увеличении намагниченности подсистемы переходных металлов при частичном замещении железа кобальтом.

Угол Керра ек аморфных плёнок сплавов ТЬКС[:'£?1-УС0У:>1.)< растёт с увеличением у до «0,30, что также может быть связано с увеличением намагниченности подсистемы переходных металлов. При у*0,30 зависимость ек(у) проходит через максиму!.., при дс ¡ьнейшем увеличении у угол керровского вращения' уменьшается.

Таким образом, проведённое исследование зависимости магнитных свойств аморфных плёнок сплава ть^» со зм от концентрации оен зных элементов позволило определить диапа:. н технологических параметров, в котором при используемом способе напыления и данной конструкции мишени образцы обладают оптимальным для реализации термомагн. гной записи химическим составом.

Получены также исходные данные для получения плёнок с заданным распределением концентрации основных компонентов сплава по толщине за счёт варьирования технологических параметров в процессе напыления.

При неконтролируемом изменении технологических параметров (давления рабочего газа, напряжения смещения, парциального давления кислорода, водорода и паров воды в вакуумной камере и т.д.) в процессе напыления в магнитной плёнке могут образоваться слои равного химического состава, параллельные плоскости подложки. При заданном изменении параметров технологического процесса концентрация элеыэ'-ов мбжет изменяться непрерывно по толщине плёнки.

Йостав аморфных плёнок сплавов редкоземельных и переходных металлов, используемых в качестве запоминающей среды для магнитол-

тических носителей информации, лежит вблизи точки компенсации. В этой области составов небольшие изменения концентрации элементов приводят к значительному изменению коэрцитивной силы и намагниченности плёнок, что сказывается на характере их перемагничивания. Этим обстоятельством определяется разнообразие петель гистерезиса намагниченности, эффектов Керра и Холла характерное для многослойных аморфных плёнок ке-м. Форма петли гистерезиса зависит от числа слоев, их химического состава, толщины и магнитных свойств.

В связи с этим становится актуальной задача исследования вли- • яния концентрационных неоднородностей различного типа на магнитные свойства и характер перемагничивания плёнок 1гхСГв1-уСоу51-)1. ' .

Для облегчения анализа магнитных свойств неоднородных по химическому составу плёнок предложена простая качесть^нная модели многослойной системы, позволяющая по заданному числу слоев, их толщине, намагниченности подсистем атомов редкоземельных и переходных металлов построить петли гистерезиса намагниченности, эффектов Керра и Холла. В модел», приняты следующие упрощающие пред- ' положения:

-слои перемагничиваются независимо; •

-величина и знак эффектов Керра и Холла определяются • величиной и направлением намагниченности подсистемы атомов переходных- металлов;

-петля гистерезиса эффекта Керра многослойной плёночной системы определяется магнитным состоянием ближайшего к поверхности слоя;

. -ось лёгкого намагни' :вания перпендикулярна плоскости плёнки» -перемагничивание плёнки происходит скачкообразно. Предложенная модель позволяет качественно объяснить экспери-

ментально наблюдаемые петли гистерезиса неоднородных по химическому составу плёнок тьхСГе1-уСоу31-)<-

Более точная модел^», учитывающая вклад обменного и магнито-сгатического взаимодействия между слоями, а также механизм пере-ыагничивания плёнок, как локазано в дальнейшем, не является необходимой для объяснения основных качественных особенностей петель гистерезиса намагниченности, эффектов Керра и Холла. Использование максимально упрощённой модели позволяет ьыделить основные факторы, определяющие изучаемые явления.'

На основании предложенной модели были получены наборы петель Гистерезиса намагниченности, эффекта Керра и аномального эффекта Хол..а, которые могут иметь двухслойные пленю. тькСРв4-уСоу51.х в исследуемом диапазоне химических составов.

Вид петли гистерезиса эффектов Керра и Холла многослойной плёночной системы зависит от состава каждого слоя, который определяет соотношение намагниченностей подсистем атомов редкоземельных и переходных металлов, а также от толщины слоёв, определяющей их вклад в общую намагниченность плёнки.

Сравнительный анализ качес ленных особенностей петель гистерезиса намагниченности, эффектов Керра и Холла позволяет выявить наличие концентрационных неоднородностей, сказывающихся на магнитном состоянии плёнок тъсге со э^ и качественно объяснить наблюдаемое различие значений коэрцитивной силы, определённой по разным петлям гистерезиса.

Для сопоставления выводов данной модели и магнитных свойств

4 I

реаль: ¡х плёнок сплава тъср« соунеоднородных по хиыичес-• *

кому составу, были приготовлены образцы с различным распределением основных элементов по толщине, которое регулировалось при помощи

варьирования технологических параметров в процессе напыления:

-плёнка а была получена при постоянном давления рабочего газа;

-при нанесении плёнки в давление скачкообразно повышалось после напыления половины толщины рабочего слоя;

-при нанесении плёнки с давление непрерывно повышалось от начального до предельной, значения.

В соответствии с полученной в настоящей работе концентрационной зависимостью магнитных свойств плёнок ,ъ1|срв»_ус0у54_к скачкообразное изменении давления рабочего газа в процессе напыления в' плёнке в приводит к соответствующему изменение концентрации основ-' ных химически компонентов сплава вдоль нормали к её поверхности (в первом приближении должны образовываться два слоя с разным химическим составом), что существенным образом сказывается на магнитных, ¡•агчитооптических и гальваномагнитных свойствах данной плёнки.

Вид петель гистереза (на-лчие ступенек на петлях гистерезиса намагниченности и эффекта Холла, различие значений коэрцитивной силы петель гистерезиса эффекта Керра, измеренных со стороны подложки и защитного слоя) указывают на неоднородность магнитных свойств по толщин^ плёнки, связанную с неоднородностью химического состава. В. то время как в случаг а форма петли гистерез-са и .ветчина коэрцитивной силы, определённая по петлям гистерезиса разных эффектов одинакова с точностью до ошчбкй измерений.

Сравнение особенностей петель гистерезиса намагниченности, эффектов Керра и Холла пл" ки в и предсказанными моделью показало, что она состоит из двух слоев разного химического состава,'причём оба слоя обеднены редкоземельным металлом.

В случае плёнки с, оказалось, что при комнатной температуре: -петля гистерезиса намагниченности без особенностей; -петля гистерезиса эффекта Холла отрицательная, без особенностей;

-петля гистерезиса эффекта Керра со стороны подложки положительная;

-петля гистерезиса эффекта керра со стороны защитного слоя 'отрицательная;

-значение коэрцитивной силы н*"г области плёнки, прилегающей к подложке превышает значение коэрцитк„ной силы, измеренной

со стороны защитного слоя н"" ;

-соотношение значений коэрцитивных сил, и еренных по петлям ^гистерезиса намагниченности, эффектов Холла и Керра (со стороны стеклянной- подложки й защитного покрытия) следующее:

нк"г>н1 =l h<lu>h"rr. с,в с . с с,р '

При нагреве от комнатной температуры до точки Кюри форма петли гистерезиса эффекта Холла плёнки с трансформируется сложным образом, а при т>150°с знак петли гистерезиса изменяется на противоположный.

Характер температурной зависимости формы петли гистерезиса связан с наличием градиента концентрации основных элементов в направлении нормали к плоскости плёнки. От подложки (вблизи которой сплав обогащен переходным металлом) к защитному слою (вблизи которого сплав обогащён редкоземельным металлом) содержание тербия

возрастает и на определённом расстоянии от её поверхности концент-* »

рация элементов соответствует крмпенсационному составу при данной температуре. •

• -В этом случае в плёнке наблюдается компенсационная поверх-

ность, которая характеризуется тем, что намагниченности подсистем переходного и редкоземельного металлов одинаковы, вследствие чего результирующий магнитный момент равен нули. Положение компенсационной поверхности при данной температуре определяется градиентом состава, который, в свою очередь, задаётся условиями напыления плёнки. ,

Плёнку с можно упрощённо представить в виде двухслойной системы, один слой которой обогащен переходным металлом, а другой -редкоземельным. С ростом температуры компенсационная поверхность • будет смещаться в направлении увеличения концентрации тербия, т.е. в описываемом случае от подложки к защитному покрытию. При этом' . изменится соотношение магнитных моментов тм-и кн-подсистем сл^эв и суммарные магнитные моменты слоёв, что сказывается на форме петли гистерезиса плёнки. Изменение формы петли гистерезиса с ростом температуры качественно согласуется результатом, полученным при помощи модели для случая двухслойной плёнки с переменным соотношением толщин слоёв. .

Результат, полученный 13 сравнения эксперимента..ьно измеренных петель гистереза плёнок в и с и предсказанных моделью подтверждён данными послойного Оже-электронного анализа распределения • элементов по толщ"че плёнок.

Основные выводы работы можно сформулировать след; эщим об; з-

зом:

1.Разработанная лабораторная ?хнология позволяет получать однородные по химическому составу аморфные плёнки тьср» со с высокой воспроизводимое-. оЮ магнитных свойств, пригодные для ис-• пользования в качестве рабочего слоя магнитооптических носителей информации. . •

2.Установлено, что в аморфных плёнках тройных сплавов ТЬкСГе1-уСоу\-« со, 15<х<о, зо, о<у<о,зоз, полученных методом маг-нетронного вч-напыления, при фиксированном содержании ть замещение г® на со приводит к смещению химического состача сплава, точка компенсации которого лежит вблизи комнатной температуры, в область соотавов, обогащённых тербием. При'этом~расширяется диапазон составов, в котором• магнитные свойства плёнок позволяют реализовать 'термомагнитную запись информации.

3.Показано, что при увеличении давления аргона до БкТор изменение магнитных свойств плёнок ть„сре1-у,с°у:>1-1( связано, в основном, с изменением их химического состава.

4.Установлено, что существенное влияние на тип и форму петли • ^гистерезиса аморфных плёнок сплавов ть-Ре и тъ-ге-со оказывает неоднородность распределения' химических элементов по объёму плёночной систем.

5. Предложена методика анализа магнитного состояния плёнок, основанная на комплексном измерении петель гистерезиса намагниченности, эффектов Холла и Керра.

В.Предложена прелая моде двухслойной плёночной системы, позволяющая объяснить основные особенности перемагничивания неоднородных по химическому составу плёнок.

7. Показано, что за счёт регулирования технологических параметров можно пдлучать амор^мые плёнки ть,СГс1.уСоу:>4-х с заданным изменением химического состава и магнитных свойств по толщине.

* ;

лювн'ое содержание диссертации опубликовано в следующих, печатных работах:

"1.Кургузов А.П., Кутилин В.Г., Лисовский Ю.А., Столяров В.1.,

Уипелев A.M. Магнитные свойства неоднородных аморфных плёнок тербий-железо. // Тезисы докл. v Всероссийского совещания вузов по (Сизике магнитных плёнок. -Астрахань: Астраханский ГШ.-1988. -С. 54-55.

2. Кургузов А.П., Кутилин В.Г., Лисовский Ю.А., Тимошенко В.П., Столяров В.Л., Уипелев A.M. Стабильность аморфных плёнок тербий-железо для иапшооптическкх "осителей информации // Тезисы Научно-технической конференции "Проблема технологии магнитных элементов дискоеих накопителей информации". -Аст^чхань: АНИИГИВУ.-1909." С.52-53.

3. Кутилин В.Г., Лисовский Ю.Л., Столяров B.JI., Уипелев A.M. . Многослойные -труктуры для магнитооптических носителей информации. // Сборник трудов 0 конференции социалистических стран "Магнитные накопители".- г.Бехина 'ЧССР);- 1SS9.- С.аТ9-В49.

tlCu-llln V.O., LI a on k у Yu. А. , tfepelev А. И. and'Tllov А. О. NidtiUjnr ijntm fer esagneto-optical recording. // Materials Science Forum.- JOPO.- Vola.C3-04.- SOS-JOe.

5.Ednaral M.V., Kutlll .V.O., Uaovaky "U.A., Sotolov« M.A., liapalw A. M., Tltov A.O. and Flonori L.K. Thin Film Structure» for Magneton-Optical Information Recording- // phy*. stat. mol. С«3.- • 1СОЗ. - V.ISO. -P. i£~-iOS.

6.Кутилин В.Г., Лисовский Ю.А., Титов А.О., Уипелев А.к., Фиокова Л. К. Структура и.свойства пленох для магнитооптической записи информации. // Препринт. - Черноголовка: ЙГГГМ. - 1991. -44с.

7.1Л жапку Yti. А. , Unpelev A.N., Kbnonenlco О. V., Natveev V.M., Tit/>v A.O., Zhorln P.V. Hsynotlc and megneto-optleal properties of ' ТЪГеСег thin Tilt«. SS ISHO Ol.- Kha 'toy.- P.21.

C. Llsovsky Yu- A. , Ifapelav A. K. , KoponartJeo 0. Y. f Jiûtvsûv V» H» f

гг

Titov Л. О., Zhorln P.V., Levuhov V.l. Magnetic and magneto-optical properties of Tb/Te films with an artificially layered structure. ** ISMO 81.- Kharkov.- P. 2.2.

B,U.sovsky Vu. A., l/mpelev A.M., Kononenko О. V., Rat уел v V.U., Titov A. O., Zhorln P. V. I lagnotlc properties of aaurphous til fas. of Tb^CFe^ alloys for magneto-optical information recording

г/ Proc. of . NATO Advanced Study Institute Conf. "(Ugh Density Digital Recording". — II Cioccо Cltalyl.- 7-18 Jur•» 1003.- P. 14.

10.Lisovsley Vu.A., Umpalav A.H., Levashov V.l., Matveev V.N., Titov A.O., Zhorln P. V. Magnetic and magneto- optical properties of

' . Tb/Te films with an artificially layered structure. SS Proc. of НАТО Advanced Study Institute Conf. "High Density Digital . Recording"-- II Ciocco CItalyJ.- 7-1Q June lßoa. - р.1Б.

Г

11.Titov Л. О., Lltovilry Vu. A., Itapelev A.M. Interphases in multilayei k1 systems for magneto-optical information recording. // Proc.' of VI Conf. 'Intargglanular and interphase boundaries".-Thecsalonlki. - Greece. - June 1QQ3. - P. 210-224.

1ЮСК0ВСЙЙ ИНСТИТУТ ОТШ И СПЛАВОВ. Зал~а 235 Объем '/и.^. Тираж /ОО Ф

Типография ШЕ4С,ул. Орджоникидзе, В/9