Магнитооптика сверхрешеток Fe/X (X=Cr, Cu, Al) тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

РГб од

4 * ,Л "■* »"Л

1 } (. ¡'1\ 1

Лобов Иван Дмитриевич

Магнитооптика сверхрешеток Ее/Х (Х-Сг, Си, АЦ

01.04.07 - физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург 2000

Работа выполнена в лаборатории оптики металлов Ордена Трудового Красного Знамени Института физики металлов Уральского отделения Российской Академии наук.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор М.М.Кириллова

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, Н.Г.Бебенин кандидат физико-математических наук, В.Н.Мальцев

Ведущая организация - Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова

Защита состоится " /У" марта 2000 г. в_часов на заседании

диссертационного совета К 002.03.01 в Институте физики металлов УрО РАН по адресу: 620219, Екатеринбург, ГСП-170, ул.С.Ковалевской, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики металлов УрО РАН.

Автореферат разослан "

I/

- 1999 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических наук

Ьъ /ЛаХ^оа ¥3 с 2

Взча.д .оз

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Введете. Данная работа посвящена одной из актуальных проблем физики твердого тела - исследованию магнитной структуры и электронных свойств металлических магнитных сверхрешеток. Металлические магнитные сверхрешетки представляют собой многослойные структуры, состоящие из чередующихся тонких слоев ферромагнитного и не-ферромагннтного металлов. Толщина одного слоя обычно составляет величину от единиц до нескольких десятков ангстрем. Указанные объекты обладают рядом замечательных свойств. Так, P.Grünbeig et.al. [JIl] впервые наблюдали обменное взаимодействие антиферромагнигаого типа между слоями железа, разделенными прослойкой хрома. M.Baibich et.al. [JI2] впервые получили на сверхрешетках Fe/Cr магнитосопротив-ление, составляющее десятки процентов. S.Parkin et.al. [JI3] обнаружили осцилляции обменного взаимодействия в зависимости от толщины немагнитной прослойки (сгойсера). Такие же осцилляции наблюдали W.Bennett etal. [Л4] в магнитооптическом полярном эффекте Керра на сэщщиче Fe/Cu/Fe.

Магнитооптические методы обладают высокой чувствительностью и селективностью к присутствию магнитных компонент, что делает их незаменимым инструментом при исследовании магнитной структуры сверхрешеток. Кроме того, спектральные зависимости магнитооптических свойств дают информацию об электронной структуре магнитных материалов.

В настоящей работе выполнено систематическое исследование магнитооптических свойств и магнитной структуры металлических сверхрешеток на основе Fe с немагнитной прослойкой из хрома

(переходный d-металл), меди (благородный металл) и алюминия (типичный р-метагш). Целью работы ставилось изучение обменного взаимодействия Fe-Fe в зависимости от толщины магнитного и немагнитного слоев, изучение спектров недиагональной компоненты Е^ тензора диэлектрической проницаемости сверхрешеток, а также

получение информации о гиромагнитных свойствах железа и магнкго-рефракгивном эффекте в тонкопленочных слоистых структурах.

Отметим, что к началу вашей работы данные по магнитооптическим (спектральным) свойствам Fe/Cr и Fe/Al отсутствовали, а по Fe/Cu имелись ограниченные результаты.

Конкретные задачи данной работы состояли в следующей:

1. Применить магнитооптический метод к изучению неколлинеарной магнитной структуры слоистой системы с сильным межслоевым обменным взаимодействием: выполнить измерение углов иеколли-неарности 90 системы сверхрешеток Fe/Cr с переменной толщиной магнитного и немагнитного слоев.

2. Изучить магнитооптические (высокочастотные) свойства сверхрешеток Fе/Х (Х=€т,СгцА1) в зависимости от толщины ферромагнитного и/или неферромагнитного слоев.

3. Исследовать существование гиромагнитных свойств сверхтонких слоев Fe в многослойных структурах Fe/Cu.

4. Изучить полевую и спектральную зависимости магниторефраютш-ного эффекта на сверхрешетках Fe/Cr в ближней ИК области спектра.

Научная новизна.

1. Выполнено первое систематическое изучение магнитооптических свойств многослойных систем Fe/X (Х=Сг,СаА1) в широком спектральном интервале Ьф =0.5-4.5 эВ.

2. Предложен метод определения характера магнитного упорядочения в металлических сверхрешетках, основанный на измерении экваториального эффекта Керра (ЭЭК) и определении утла 80 между векторами намагниченностей в соседних магнитных слоях. Показано, что в сверхрешетках Fe/Cr может реализоваться неколлинеарная магнитная структура с углами 80=4О°-1бО0.

3. Впервые в широком спектральном интервале, Ьв) =0.83-4.13 эВ, обнаружены немонотонные (осцгогащионного типа) зависимости магнитооптических свойств многослойных периодических структур (МПС) Fe/Cu от периода модуляции Д обусловленные влиянием квантового размерного эффекта и а-у фазового превращения в слоях Fe. Обнаружена немонотонная зависимость высокочастотных свойств (colman Ree,,, 8р-эффект) сверхрешеток Fe/Cr от толщины слоя железа и усиление магнитооптической активности железа, обусловленное размерным квантованием.

4. Впервые на основе измерения гиромагнитного 5,-эффекта в многослойных структурах Fe/Cu показано существование гиромагнитных свойств в слоях Fe вплоть до толщин /Fe ~ 8А в оптическом диапазоне частот.

5. Впервые измерен магниторефрактивный эффект на сверхрешетках Fe/Cr, являющийся высокочастотным (оптическим) аналогом маг-ниторезистивного эффекта.

Научная и практическая ценности. Научная ценность

диссертационной работы состоит в дальнейшем развитии

магнитооптического метода применительно к изучению магнитного упорядочения и электронной структуры металлических сверхрешеток.

Предложенный в диссертации способ определения магнитной структуры сверхрешеток Fe/Cr на основе измерения экваториального эффекта Керра может найти применение для анализа межслоевого обмена в тонкопленочных слоистых системах (сэндвичах, сверхрешетках и др.) с сильным обменным взаимодействием.

Информация о влиянии а-у фазового превращения в слоях железа в системе Fe/Cu на величину ЭЭК и эффективную диэлектрическую проницаемость е среды, а также данные о высокой магнитооптической активности и гиромагнитных свойствах y-Fe представляют интерес дои построения модели зонного спектра низкотемпературной фазы ГЦК-Fe и понимания физической природы высокочастотной магнитной проницаемости.

Результаты работы (величина ЭЭК и магнигорефракгиного эффекта, их полевые и спектральные зависимости) по сверхрешеткам на основе железа могут быть полезны в качестве справочного материала при решении практических задач.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на 2-м Международном симпозиуме по металлическим мультислоям (Кембридж, 1995), на 15-й (Москва, 1996) и 16-й (Москва, 1998) школах-семинарах по новым магнитным материалам микроэлектроники, на 3-м Международном симпозиуме по металлическим мультислоям (Ванкувер, 1998), на Московском международном симпозиуме по магнетизму (Москва, 1999) и опубликованы в 13 работах.

Сттктта и объем диссертации. Диссертация состоит из 6-ти глав, результатов и выводов, списка цитируемой литературы. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста, включая 37 рисунков, 4 таблицы и библиографию та 114 наименований СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой глале приведен краткий обзор литературы по металлическим магнитным сверхрешеткам, обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы основные задачи исследования, показана научная новизна, научная и практическая значимость полученных результатов; изложена общая структура диссертации.

Во второй главе освещены необходимые методические вопросы данной работы. Изложена теория магнитооптического экваториального эффекта Керра в слоистых структурах [Л5]. Приведены формулы ЭЭК, по которым рассчитывался эффект, рассмотрены частные случаи для многослойной периодической структуры с двухслойным фрагментом. Эти формулы систематически используются для анализа экспериментальных результатов в рамках феноменологической теории ЭЭК. Описана оригинальная магнитооптическая установка для измерений ЭЭК в широком спектральном диапазоне (Й О =0.5-4.5 эВ) в переменных магнитных полях (#=0-10 кЭ). Прибор обладает высокой чувствительностью к изменению интенсивности отраженного или прошедшего света, что позволяет измерять как пароэлектрические, так и гиромагнитные магнитооптические эффекты, величина которых обычно на два порядка меньше щроэлекгрических.

В третьей главе приводятся результаты исследования сверхрешеток Fe/Cr. Задачи исследования состояли в изучении магнитного упорядочения и размерного квантования магнитооптических свойств в сверх-

решетках Fe/Cr. Всего для изучения системы Fe/Cr было использовано три серии образцов, приготовленных в лаборатории электрических явлений ИФМ УрО РАН методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Качество образцов контролировалось рентгенографически; на дифракто-граммах, полученных в малых углах 20, для всех образцов зафиксированы пики от сверхструкгуры. Две серии сверхрешеток - Fe(23AyCt(i А1, Гсг=8-ЗЗА), 6 образцов и Fe(<A; /Fe=3-36A)/Crl ОА, 9 образцов - выращены на монокристаллических подложках MgO(lOO), серия с тонким слоем железа Fe(12A)/Cr(fA; *сг=7-ЗбА), Ю образцов - приготовлена на подложках А120з (1010). Длина когерентности, определенная из рентгеност-рукгурных данных, для всех сверхрешеток первой серии составляла 180*200А, для двух других серий составляла величину порядка толщины образца. Сверхрешетки, выращенные на сапфировых подложках, состояли из нескольких крупных моноблоков, угол разворота которых друг относительно друга составлял 2-3 градуса.

Магнитооптический метод исследования магнитной структуры сверхрешеток основан на феноменологической теории ЭЭК для.многослойных структур и предложенной модели намагничивания сверхрешетки с равными толщинами магнитных слоев, в которой магнитные моменты ферромагнитных слоев, разделенных прослойками

немагнитного металла, принимают последовательно значения Мг и

М 2 (, | = |А?2| = Л/0)сих периодическим повторением. В некол-

линеарных магнитных сверхрешетках с сильным обменным взаимодействием (#t«ff„ где #гполе технического насыщения магнитного слоя, Я,-поле насыщения образца) метод позволяет из магнитооптических

измерений определять угол разворота векторов магнитных моментов соседних магнитных слоев

Здесь 8р(Я) - это величина ЭЭК в магнитном поле Н, параметр I) - величина ЭЭК в насыщении, рассчитанная по формулам [Л5], либо измеренная экспериментально. Угол 0 есть угол между магнитными моментами соседних ферромагнитных слоев. В условиях сильного обменного взаимодействия Еа (Е^>ЩНи где М=М(Н0 - магнгпный момент сверхрешетки в поле Я)) мы полагаем е0=в(Я=Ю)=в(Я)). В рамках модели би-

квадратичного обмена (Еа = J1 соз + «/2 С082 в, У, и /2 так называемые билинейная и биквадратичная константа косвенного обменного взаимодействия) без учета анизотропии в плоскости слоя ферромагнитной пленки извлекается также величина, выражающая отношение констант биквадратичного обмена З^З^

На рис.1 приведены результаты исследования магнитной структуры сверхрешеток Fe/Cr. Величина 60 имеет ярко выраженный осцилля-ционный характер в зависимости от толщины слоя хрома tCr (рис1(а), кривые 1 и 2). Период наблюдаемых осцилляции Т& у обеих кривых составляет -17А. Для сверхрешеток с толщиной слоя железа гГе~23А первый максимум угла найден при /<>=11А (кривая 1). Для серии образцов с /Ре«12А данный максимум смещен на 4А в сторону увеличения толщины прослойки хрома (кривая 2). Наблюдается слабая

ч

/

(1)

(2)

160 -

з

Il20

о

CD

80 -

40

2h 1 0 -1 -

30 Wer (А)

Рис.1 а - толщгопше зависимости углов разворота магнитных моментов системы Fe/Cr: 1- 60(/сг) при /Гс=23А, 2- 9о(*а) при /Fe=12A, 3- 6o(/Fe) при /сг=ЮА; б - 1,2,3- величины Ji/Ji, рассчитанные из соответствующих углов Öa; 1,2 ,3' - расчет Л по формуле (3) [б].

немонотонность величины в0 вблизи значения 160° в зависимости от (рис.1 (а), кривая 3) в интервале /уе=б.5-2бА, при дальнейшем увеличении /Ре наблюдается спад величины 60. На рис. 1(6) приведено сравнение наших результатов с теорией. Здесь кривые 1,2,3 есть отношения констант обмена рассчитанные из выражения (2) по значениям бо('сг) и воС'ре). приведенным на рис.1(а). Кривые 1,2 ,3' есть соответствующие величины./], рассчитанные по формуле (3) [Лб]:

1 и \г Г ' ( )

^ и г.

Л V

Сг . lFe k к*

Здесь кр и кр соответственно волновые вектора электронов на уровне Ферми в парамагнитном Сг и Fe (спиновая подзона t ). При расчете констант обмена J\ мы взяли для Сг значение кр ИПвА'1 [Л7], а параТ

метр kF служил подгоночным. Результат сравнения для значения

kF =0.369А"1 представлен на рис. 1(6). Налицо хорошее качественное

согласие по периоду и фазам осцилляций между величинами J\U^tCt), полученными из эксперимента (рис. 1(6), кривые 1 и 2), и параметрами ) (кривые 1 и 2), рассчитанными по формуле (3). Зависимость величины Jx/J2 от толщины магнитного слоя (спад Ji/J&f«)» рис. 1(6), кривая 3) не объясняется на основе выражения (3) (рис. 1(6), кривая 3 ). Возможная причина этому расхождению видится в том, что мы сравниваем между собой две разные величины J-JJi и У].

Далее приводятся данные о магнитооптических свойствах сверх-

решеток Fe/Cr в зависимости от толщины слоев железа и хрома. Обнаружено, что зависимость ЭЭК от толщины слоя хрома имеет осцилляционный характер с периодом ТСги17А, рис.2(а). В толщинных зависимостях магнитооптических свойств от /ь наблюдается усиление магнитооптической активности в области толщин слоев железа /Гв=14-2б А, а также общая немонотонность поведения, рис.2(б). Наблюдаемое на эксперименте отклонение от монотонного поведения толщинных зависимостей магнитооптических свойств трактуется нами как проявление квантового размерного эффекта.

Таким образом, результаты исследования свидетельствуют в пользу неколлинеарности наблюдаемых магнитных структур и указывают на проявление квантового размерного эффекта в магнитооптических свойствах исследуемых сверхрешеток Fe/Cr.

В четвертой главе приведены результаты измерения полевых и спектральных зависимостей ЭЭК для многослойной системы Fe/Cu с переменным периодом модуляции Z>=/Fe+rcu и соотношением толщин слоев в периоде модуляции fFe//cu=2/3. Задача исследования состояла в изучении влияния размерного квантования и а-у превращения в слоях Fe на магнитооптические свойства данной системы. Серия МПС Fe/Cu из 7 образцов с £>=12.5А-100А приготовлена в ФИАН'е им. П.Н.Лебедева высокочастотным распылением при комнатной температуре на подложки Si(100) в атмосфере аргона при давлении Р-10"1 Па. Верхним слоем была пленка Fe. Общая толщина слоистой структуры Fe/Cu и напыленных в этих же условиях пленок Fe и Си составляла ~1000А. Исследование поперечных сечений образцов, проведенное методом просвечивающей электронной микроскопии подтвердило периодичность многослойной структуры. Рентгенографические исследования

Fe/Cr

Fe/Cu

20

ta, А

40

3

6 AQ.5 МиГ; im

; 1 ©■••-©-••о 1 мки '0-Ч5

" А- > V 2 нкы -а- -и^

20 'f., А

4 ^ 8 А нм

и ó

I

У ó

4

3

2 40

Г

Ь а 1

|Я=0.б

мхм

Л ич

i \

i < i ' B-rf

?30

ta

Oí

40

4

8

Z), ли

Ркс.2 Проявление квантовых размерных эффектов в магнитооптических свойствах многослойных структур, а - ЭЭК в зависимости от тошцнны слоя хрома;

б-величинав зависимости от толщины слоя железа; в - ЭЭК в завил/

снмосхн от периода D многослойной структуры Fe/Cu, кривые 4 и 5 - расчеты ЭЭК соответственно по полной схеме и в приближении Друде; г - диагональная (нижняя кривая) и недиагональиая (верхняя кривая) компоненты тензора оптической проводимости сг в зависимости от периода D МПС Fe/Cu.

\

показали, что во всех образцах слои меди имеют хорошо определенную ГЦК решетку с минимальными искажениями, а кристаллическая решетка железа с уменьшением толщины слоя испытывает ОЦК-ГЦК фазовый переход.

В МПС Fe/Cu с ультратонкими слоями (¿/Ке<3нм) нами обнаружена резкая немонотонность (осцшшяционного типа) в толщинной зависимости эффективной оптической проводимости и ЭЭК. Аномалии в толщинной зависимости кривых -о/якт^ и Reaa были зафиксированы на участке спектра Йй) =0.83-4.13 эВ. Из сравнения наблюдаемых и расчетных (рассчитанных по формулам феноменологической теории ЭЭК для многослойных сред с использованием оптических е^, и

магнитооптических диэлектрических постоянных толстых

(-1000А) пленок Fe и Си в качестве констант для тонких слоев) величин экваториального эффекта Керра сделан вывод о проявлении квантового размерного эффекта в исследуемых нами спектральных и толщинных зависимостях ЭЭК, рис.2(в). Показано, что первый (при £>=2нм) пик в толщинной зависимости ЭЭК имеет чисто магнитооптическое происхождение (т.е. обусловлен зависимостью eF* (D)). Второй пик

обусловлен как влиянием размерного квантования, так и изменением электронной структуры железа при а-у превращении. На основании полученных результатов сделан вывод об изменении как диагональной, так и недиагональной компонент тензора эффективной оптической проводимости ег с уменьшением периода модуляции D слоистой структуры и а-у превращением в слоях железа, рис.2(г).

Из вида полевой зависимости и с учетом литературных данных

сделано предположение о внеплоскостном характере магнитного упорядочения образца Fe5A/Cu7.5A. Предложена модель намагничения данного образца, объясняющая особенность поведения его кривой намагничивания.

Нами изучены также гиромагнитные свойства мультислойных структур. На примере МПС Fe/Cu с толстым (/Ре=40Л) и тонким (/Fc=8A) слоями железа показано сохранение гиромагнитных свойств в сверхтонких слоях Fe вплоть до 8А, когда железо переходит в ГЦК фазу. С привлечением эксперимента по гиромагнитному эффекту на монокристалле железа вычислена спектральная зависимость недиагональной компонента р^ тензора магнитной проницаемости (Л для слоя железа толщиной /Fe=40Á. Показано, что гиромагнитные свойства, присущие массивному Fe, полностью сохраняются в слоях железа ~40А (а-фаза).

В пятой главе приводятся результаты исследования многослойных периодических структур системы Fe(2lA)/Al(/A) Исходя из предварительных знаний о достаточно хорошей взаимной растворимости железа я алюминия ставили задачу - на основе спектральных и полевых измерений ЭЭК проследить за эволюцией формирования интерфейса в данной структуре при переходе от образцов с малым содержанием алюминия к образцам с большим содержанием алюминия, достаточным для образования интерфейсов и собственно слоев чистого алюминия. Серия Fe/Al из б образцов с /м=4-30А приготовлена в ФИАН'е им. П.Н.Лебедева высокочастотным распылением при комнатной температуре на подложки Si(100) в атмосфере аргона при давлении Р-10"1 Па. Толщина образцов в среднем составляла 1000А. Верхним слоем всегда ; была пленка железа. Кристаллическая структура образцов изучена ме-

тодом рентгеновской дифракции. Исследования показали, что железо находится в ОЦК фазе. В образцах с толщинами алюминия Гдр4-14А дифракционные максимумы на рентгенограммах, соответствующие чистому алюминию, не наблюдались.

Моделирование спектров ЭЭК осуществлялось двумя способами: I) эмпирическим подбором толщин и компонентов МПС (при этом для моделирования интерфейсов использовался специально приготовленный образец состава РебА/АЬЗА толщиной 1000А) и 2) учетом взаимной растворимости Ие и А1 в рамках простейшей модели образования однородного по толщине переходного слоя. На основании сравнительного анализа спектральных зависимостей рассчитанного таким образом по феноменологической теории и измеренного на эксперименте эффектов сделан вывод о существенной неоднородности формирующегося интерфейса в образцах с недостаточной толщиной слоя А1. 'Магнитооптическая' оценка толщины полностью сформированного интерфейса Дг^бА. Далее рассмотрен вопрос о проявлении межслоевого обменного взаимодействия в магнитооптических свойствах МПС Ре/А1. Обращается внимание на схожесть экстремумов в толщинных завиисимостях ЭЭК, оптической проводимости и параметра А12 косвенного обменного взаимодействия [Л8].

В шестой главе приводятся результаты поисковой работы по обнаружению мапшторефракгивного эффекта (МРЭ) в металлических сверхрешетках. Эффект наблюдался нами на сверхрешетках {Ре23А/Ст27А}1г, {Ре12А/Ст15А}12 и {РеЗбА/Сг8А}12, у которых величина вМЯ составляла соответственно Др/ р ~0.4%, 6.2% и 7.5%. Изучены полевая (#=0-10 кЭ) и спектральная зависимости МРЭ при наклонном падении в-поляризованного света в ближней инфракрасной

области спектра (0.45-0.8 эВ). Установлена корреляция величины магни-торефрактивного эффекта с величиной GMR измеренных образцов. Получено хорошее соответствие экспериментальной угловой зависимости МРЭ с ее теоретической оценкой.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведено систематическое исследование магнитооптических свойств сверхрешеток и многослойных периодических структур Fe/X (Х=Сг,СиД1) в УФ, видимой и ближней ИК областях спектра. Впервые в широком спектральном диапазоне обнаружены немонотонные (осцип-ляционного тала) зависимости высокочастотных (colma,,, Rearo 8Р-эффект) свойств многослойной периодической структуры Fe/Cu (от периода модуляции D) и сверхрешеток Fe/Cr (от толщины слоев железа и хрома), причиной которых по современным теоретическим представлениям является возникновение потенциальных барьеров на межслоевых границах, приводящее к квантовому размерному эффекту в тонких и сверхтонких слоях.

2. Установлено, что резкая немонотонность в толщиннон зависимости в Fe/Cu при значении периода модуляции D s4 нм

■v

обусловлена изменением электронной структуры железа в процессе а-у фазового превращения и влиянием размерного квантования. Показано, что усиление магнитооптической активности в мультислоях Fe/Cu с преобладающим содержанием у-фазы Fe (D~2hm) связано с осцитгащ-онной зависимостью недиагональной компонента б^ тензора диэлектрической проницаемости железа.

3. Предложен метод определения магнитной структуры сверхрешеток с неколлинеарным магнитным порядком, основанный на

измерении экваториального эффекта Керра. Установлена осципляцион-ная зависимость угла разворота 60 от толщины слоев Cr, коррелирующая с толщинной (теоретической) зависимостью билинейной константы обменного взаимодействия J] по периоду и фазе осцилляции. Показано, что в отличие от 60(/сг) зависимость 00(/ре) сравнительно слабо зависит

4. Установлено, что в многослойных периодических структурах Fe/Al окончательно сформировавшийся переходный слой на границе раздела металлических сред имеет толщину Дп=14-1бА и представляет собой немагнитный сплав. В короткопериодных структурах с более низким содержанием алюминия (íaj<14A) образующиеся при взаимном растворении компонент переходные слои неоднородны по магнитному состоянию.

5. Впервые измерен гиромагнитный 5,-эффект на многослойных ферромагнитных структурах (Fe/Cu, Ай) =0.7-3.8 эВ). Тем самым показано существование в оптическом диапазоне частот гиромагнитных свойств, связанных с в тонких и сверхтонких слоях Fe вплоть до толщин порядка 8А.

6. Впервые на сверхрешетках Fe/Cr в ближней ИК области спектра измерен магниторефрактивный эффект в отраженном свете AR / R, обусловленный изменением магнитного порядка в сверхрешетках под действием магнитного поля. Установлены корреляция эффекта с величиной магнитосощютивления Ар/ р и влияние межзонных переходов на его спектральную зависимость.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Ustinov V. V., Kirillova M.M., Lobov I.D., Maevskii V.M., Makhnev A.A., Minin V.I., Romashev L.N., Dehl AX, Shreder E.I. Optical and magneto-optical properties of Fe/Cr superlattices with non-collinear magnetic structure of Fe layers.// 2nd Intern. Symp. on metallic multilayers. Cambridge, UK, sept.l 1-14,1995, Abstracts.

2. Устинов B.B., Кириллова M.M., Лобов И.Д., Маевский В.М., Махнев А.А., Минин В.И., Ромашев Л.Н., Дель А.Р., Семериков А.В., Шредер Е.И. Оптические, магнитооптические свойства и гигантское магнитосопротивление сверхрешёток Fe/Cr с неколлинеарным упорядочением слоев железа.//ЖЭТФ (1996) т. 109, вып.2, с.477-494.

3. Ustinov V.V., Kirillova М.М., Lobov I.D., Maevskii V.M., Makhnev A.A., Minin V.I., Romashev L.N., Dehl A.K., Shreder E.I. Magneto-optical study of the non-collinear magnetic structure of Fe/Cr superlatticesV/JMMM (1996) v.156, pp.179-180.

4. Кириллова M.M., Лобов И.Д., Маевский В.М., Номерованная Л.В., Махнев А.А., Болотин Г.А., Пудонин Ф.А. Аномалии оптических и магнитооптических свойств в многослойных периодических структурах Fe/Cu. // В сб."Новые магнитные материалы микроэлектроники", УРСС, Москва, 1996, с.Зб.

5. Кириллова М.М., Лобов И.Д., Маевский В.М., Номерованная Л.В., Махнев А.А., Болотин Г.А., Пудонин Ф.А. Оптические и магнитооптические свойства многослойных пленок Fe/Cu: влияние периода модуляции и фазового превращения ОЦК-ГЦК в железеУ/ЖЭТФ (1997) т.112, вып.5(11), с.1694-1709.

6. Болотин Г.А., Кириллова М.М., Лобов И.Д.,. Маевский В.М., Номерованная Л.В., Махнёв А.А., Пудонин А.Ф. Толщинная зависимость

оптических и магнитооптических свойств многослойной системы Fe/CuV/ФММ (1997) т.84, вып.6, с.57-66.

7. Ustinov V. V., Kiifflova М.М., Lobov I.D., Romashev L.N., Maevskii V.M., Mflyaev MA, Kiseleva O.N., Mitberg M.B. Study ofelectronic and magnetic structure of Fe/Cr superlattices with various Fe layer thick-ness.// 3rd Intem.Symp. onmetallic multilayers. Vancouver, Canada, 1998, Abstracts.-p. 484.

8. Устинов B.B., Кириллова M.M., Лобов И.Д., Ромашев JI.H., Маев-ский В.М., Миляев М.А.,.Киселева О.Н.,Семериков А.В. Магнитная и электронная структура сверхрешеток Fe/Cr с переменной толщиной слоев железа и хрома. // В сб."Новые магнитные материалы микроэлектроники", УРСС, Москва, 1998, с.16-17.

9. Кириллова М.М., Болотин Г.А., Лобов И.Д., Маевский В.М., Номерованная Л.В., Киселева О.Н., Махнев А.А., Пудонин Ф.А. Толщин-ная зависимость оптических и магнитооптических свойств многослойных пленок Fe/Cu и Fe/Al. // В сб."Новые магнитные материалы микроэлектроники", УРСС, Москва, 1998, с.344-345.

10. Лобов ИД., Маевский В.М., Пудонин Ф.А. Гиромагнитные свойства мультислойных структур Fe/Cu в оптическом диапазоне частот. // В сб."Новые магнитные материалы микроэлектроники", УРСС, Москва, 1998, с.400-401.

11. Номерованная Л .В., Болотин Г.А., Кириллова М.М., Киселева О.Н., Лобов И.Д., Маевский В.М., Пудонин Ф.А. Влияние межслоевых границ на оптические и магнитооптические свойства тонкопленочной периодической системы Fe/AL/ADMM (1998) т.85, №4, с.81-94.

12. Ustinov V.V., Lobov I.D., Maevskii V.M., Romashev L.N. Magnetoopti-cal intensity effect in Fe/Cr superlatticesJ/Proceedings of the Moscow Intern.Symp. on Magnetism, Moscow, part 1, pp.333-336.

13. Ustinov V.V., Kirillova M.M., Lobov I.D., Romashev L.N., Maevskii V.M., Milyaev M A, Kiseleva O.N. Study of electronic and magnetic structure of Fe/Cr superiattices with various Fe layer thickness.//IMMM (1999) v. 198-199, pp.24-26.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

JIl. Grünberg P., Schreiber R., Pang Y., Brodsky M.B., Sowers H. Layered magnetic structures: Evidence for antiferromagnetic coupling of Fe layers across Cr interlayers.//Phys.Rev.Lett. (1986) v.57, pp.2442-2445.

Л2. Baibich M.N., Bruto J.M,.Fert A, Nguyen Van Dau F., PetroffF., Etienne P., Creuset G., Friederich A., Chazelas J. Giant magnetoresistance of (00 l)Fe/(001)Cr magnetic superiattices.//Phys.Rev.Lett. (1988) v.61,№21, pp.2472-2475.

JI3. Parkin S.S.P., More N., Roche K.P. Oscillations in exchange coupling and magnetoresistance in metallic supexlattice structures: Co/Ru, Co/Cr, and Fe/Cr.//Phys.Rev.Let (1990) v.64, pp.2304-2307.

JI4. Bennett W.R., Schwarzacher W., Egelhoff W.F. Concurrent enhancement of Kerr rotation and antiferromagnetic coupling in epitaxial Fe/Cu/Fe structurey/Phys.Rev.Lett (1990) v.65, №25, p.3169-3172.

JI5. Устинов B.B., Кириллова M.M., Лобов И.Д., Маевскнй В.М., Махнев АА, Минин В.И., Ромашев Л.Н., Дель АР., Семериков A.B., Шредер Е.И. Оптические, магнитооптические свойства и гигантское

магнигосопротивление сверхрешёток Fe/Cr с неколлинеарным упорядочением слоев железа.//ЖЭТФ (1996) т. 109, вып.2, с.477-494.

JI6. Bruno P. Oscillations of Interlayer Exchange Coupling vs Ferromagnetic Layers Thickness.//Europhys. Lett. (1993) v.23, №8, pp 615-620.

JI7. Stiles M.D. Exchange coupling in magnetic heterostructures. //Phys.Rev.B (1993) v.48, №10, pp.7238-7258.

JI8. Fuß A., Democritov S., Grünberg P., Zinn W. Short and long period oscilations in the exchange coupling of Fe across epitaxMy grown Aland Au-imterlayersy/JMMM (1992) v.103, №3, pp.L221-L227.

Отпечатано на Ризографе ИФМ УрО РАН тир.80 зак.06 объем 1 печ.л.формат 60x84 1/16

620219 г.Екатеринбург ГСП-170 ул.С.Ковалевской,18

1. Введение (обзор)

2. Методические вопросы

2.1. Теория экваториальных эффектов Керра для многослойных структур .".

2.1.1. Общие определения

2.1.2. Формулы экваториального эффекта Керра (ЭЭК) для многослойной структуры.

2.1.3. Формулы ЭЭК при отражении света от полубесконечной среды. Эффективные значения диагональной и недиагональной диэлектрической проницаемости многослойной структуры

2.1.4. Формулы ЭЭК для многослойной периодической структуры. Случай сверхтонких слоев (приближение Друде)

2.2. Магнитооптический спектрометр

2.3. Определение знака экваториального эффекта Керра

3. Магнитооптические свойства сверхрешеток Fe/Cr

3.1. Постановка задачи

3.2. Образцы и их аттестация

3.3. Исследование особенностей магнитной структуры сверхрешеток Fe/Cr

3.3.1. Неколлинеарные магнитные структуры в модели биквадратичного обмена

3.3.2. Модель намагничивания многослойной периодической структуры с неколлинеарным магнитным порядком

3.3.3. Оценка и определение начального угла разворота 9о

3.3.4. Магнитные свойства сверхрешеток Fe/Cr со сверхтонкими слоями железа .:.

3.4. Толщинная зависимость магнитооптических свойств сверхрешеток Fe/Cr

В последнее время в связи со значительным прогрессом вакуумных технологий появилась возможность получения качественно новых материалов - многослойных структур. В этот класс материалов включают объекты от двухслойных пленок до многослойных структур с произвольным чередованием и числом разнородных по составу слоев. Употребляется также термин *сверхрешетка', не имеющий пока устоявшегося значения в литературе: под ним понимается как монокристаллический многослойный образец, передающий *фазу' кристаллической решетки от атомов слоя А к атомам слоя Б, так и регулярность повторения (периодичность) слоев в образце, приводящая в направлении роста к появлению нового периода- хсверхпериода'. Толщина слоев может меняться в широких пределах от одного атомного монослоя до нескольких сотен монослоев .

Металлические многослойные структуры - область особого интереса, с ними связаны поиски новых сверхпроводящих материалов, получение зеркал для рентгеновского диапазона длин волн и монохроматоров для нейтронных потоков. Они перспективны при поиске новых материалов для магнитооптической записи информации [1] ; так, на структуре Co/Pt зафиксировано необычное явление-усиление магнитооптического Керр эффекта в сравнении с Керр эффектом на массивном Со в ультрафиолетовой области спектра [2] .

Новизна этих материалов заключается в том, что толщины слоев, составляющих структуру, меньше длины свободного пробега носителей заряда, поэтому носители заряда в перпендикулярном плоскости слоя направлении в основном будут испытывать рассеяние на границах слоев. Указанное обстоятельство позволило получить структуры с необычными свойствами. Так, в 1986 г. сообщено о первом наблюдении антиферромагнитного взаимодействия между ферромагнитными слоями железа, разделенными прослойкой хрома [3]. Явление, названное гигантским магнитосопротивлением (GMR), впервые наблюдалось в работе [4] на сверхрешетках Fe/Cr в 1988 г. Сообщение [5] об оптическом (высокочастотном) аналоге GMR впервые появилось в 1995 г.

Приготовление сверхрешеток обычно ведется в высоковакуумных камерах методом молекулярно-лучевой эпитаксии, т.е. термическим испарением (нагревом всего тигля или расплавлением и испарением локального участка мишени с помощью электроннолучевой пушки сфокусированным пучком электронов). Для приготовления многослойных периодических структур (МПС) используетг ся также метод магнетронного распыления. Напыление проводят в атмосфере инертного газа, обычно в Аг+ разряде на постоянном или переменном высокочастотном токе. В зависимости от метода приготовления меняются скорости напыления. Высоковакуумное испарение применяется при скоростях осаждения порядка А/мин., при этом реализуется эпитаксиальный, т.е. монокристаллический рост. При напылении в газовом разряде скорости роста составля-ют~А/сек.

В последнее десятилетие интерес к металлическим мультислоям концентрировался вокруг объектов с магнитными тонкими слоями, разделенными тонкими немагнитными прослойками (спэйсерами), из-за их необычных магнитных свойств. Первые работы [3,4,6,7] были выполнены на образцах Fe/Cr, полученных методом молеку-лярно-лучевой эпитаксии. Вскоре было выяснено, что GMR эффект можно получить и на поликристаллических МПС и сэндвичах, используя менее дорогой и более простой метод магнетронного распыления [8,9]. Магнетронный метод напыления позволил расширить список изучаемых многослойных структур [8] , и это привело к открытию, что GMR эффект присущ большому многообразию металлических МПС, к примеру, в Co/Cu GMR достигает 70% [10]. Оказалось также, что в таких структурах наблюдаются осцилляции меж-слоебого магнитного обменного взаимодействия [11-13] , коррелирующие с осцилляциями магнитосопротивления в зависимости от толщины немагнитной прослойки [8]. Для МПС Fe/Cr период осцил-ляций оказался равным примерно 18Ä, для Со/Си около 8Ä.

Атомные слои немагнитного спэйсера, прилегающие к магнитным слоям, могут подмагничиваться и становиться спин-поляризованньми. На образцах Со/Си из измерений магнитного циркулярного дихроизма в рентгеновском диапазоне длин волн нашли, что индуцированный спиновый момент d-оболочки меди направлен параллельно магнитному моменту Со, но очень мал и составляет примерно 1/100 часть от магнитного момента Со [14]. В хроме иная ситуация. В работе [15] показано, что индуцированный магнитный момент d-оболочки атомов Сг сравним по величине с магнитным моментом атомов Fe и антипараллелен ему. Индуцированную спиновую поляризацию хрома наблюдали в сканирующем электронном микроскопе методом измерения спиновой поляризации вторичных электронов, возбужденных электронным пучком из монокристаллической клиновидной пленки Сг(ЮО), осажденной на вискер железа [16]. Было установлено, что направление индуцированного момента на поверхности слоя хрома осциллирует с ростом tCr аналогично изменению межслоевого обменного взаимодействия между слоями железа с ростом tCr [17]. Именно индуцированная волна спиновой плотности в материале спэйсера является проводником магнитного обменного взаимодействия магнитных слоев в слоистых материалах. Было показано, что межслоевое обменное взаимодействие тонких слоев Fe, Со, Ni и их сплавов через немагнитные слои переходных и благородных металлов почти всегда проявляет осциллирующий характер с изменением толщины спэйсера [13]. Период осцилляций меняется от металла к металлу и находится в большинстве случаев в пределах от 8Â до 12Â, за исключением Сг, для которого он существенно больше.

Силу межслоевого обменного взаимодействия в антиферромаг-нитно (АФ) связанных магнитных сверхрешетках можно измерить по величине напряженности магнитного поля, требуемого для разворота магнитных моментов соседних магнитных слоев параллельно друг другу [18,19]. Действительно, сила АФ межслоевого взаимодействия Jaf связана с намагниченностью Ms, толщиной магнитного слоя tF и величиной поля HSr необходимого для установления магнитных моментов этих слоев параллельно друг другу, соотношением JAFftiHsMstF/4 [19].

Основные усилия исследователей направлены на понимание того, как магнитосопротивление зависит от толщины спэйсера и магнитного слоя, напряженности магнитного поля, температуры подложки при напылении. Влияние на магнитосопротивление кристаллографической ориентации сверхрешетки изучалось в [20,21] , где показано, что ориентация не влияет на величину магнитосопротивления, обменного взаимодействия и на период ос-цилляций в сверхрешетках Fe/Cr. Исследование влияния шероховатости на комплекс физических величин проводилось в [22] . Показано, что существует, по-видимому, оптимальная величина шероховатости для получения максимальных величин магнитосопротивления, которую создают заданием определенной температуры подложки при выращивании сверхрешетки. Результаты по изучению зависимости магнитосопротивления сверхрешеток от толщины магнитного слоя противоречивы. В [23] не наблюдалось осциллирующего поведения магнитосопротивления от толщины магнитного слоя в системе Fe/Cr, в работе [24] на этой же системе период осцил-ляций от толщины слоя железа оказался равным 7.5А. Вопрос об осцилляциях обменного взаимодействия от толщины магнитного слоя в сверхрешетках теоретически рассмотрен Bruno [25].

Далее, оказалось, что ферромагнитное и антиферромагнитное упорядочения не исчерпывают все возможные магнитные структуры в мультислоях. В работе [26] удалось магнитооптическим методом показать, что в сэндвиче Fe/Cr/Fe существует 90°-е упорядочение между верхним и нижним доменами в нулевом магнитном поле. Угол в 50° градусов между намагниченностями соседних слоев Fe наблюдался методом магнитной нейтронографии [27,28] на сверхрешетке { Fe53A/ Cr 17А} го- Феноменологическое описание магнитного упорядочения, отклоняющегося от коллинеарного, выполняется обычно через введение члена, описывающего биквадратичный обмен, в формулу для обменной энергии [26] . В многослойных структурах обычный билинейный обмен, характеризующий либо антиферромагнитное, либо ферромагнитное взаимодействие в зависимости от толщины спэйсера, можно сделать минимальным, и тогда биквадратичный обмен будет играть определяющую роль. Была предложена модель [29] , согласно которой биквадратичный обмен может существовать не по внутренней природе, а иметь внешнюю причину для своего возникновения. А именно, шероховатость толщины спэйсера в пределах двух монослоев приводит к флуктуации обычного билинейного обмена вблизи нуля, что ведет к промежуточной величине угла разворота между векторами намагниченностей соседних магнитных слоев. Имеются и другие теоретические модели, предсказывающие существование биквадратичного обмена [30,31].

Квантовые размерные эффекты, наблюдаемые в многослойных структурах [32-34], объясняются тем, что при выполнении условия о превышении длины свободного пробега электронов над толщиной слоев, составляющих многослойную структуру, электроны наталкиваются на потенциальный барьер на интерфейсе. При этом электронные блоховские волновые функции испытывают частичное отражение на границе раздела двух сред [35,36]. Возникает эффект интерференции, аналогичный интерференции в оптике, приводящий к дополнительной дискретности энергетических состояний электронов вблизи поверхности Ферми в пространстве импульсов и к локализации в обычном пространстве [37].

Магнитооптические методы исследования [38,39], и в их числе экваториальный эффект Керра (ЭЭК) [40,41], являются одними из основных при исследовании магнитной структуры слоистых материалов. Они как нельзя лучше подходят для исследования магнитных сверхрешеток [42] и тонких магнитных пленок [43] в силу своей высокой чувствительности к содержанию магнитных компонент и селективности магнитооптического отклика к глубине залегания магнитных слоев [44,45]. Кроме того, в работе [46] в слоистых структурах были предсказаны размерные эффекты, проявляющиеся в магнитооптических свойствах осцилляциями по толщине магнитного слоя.

Учитывая вышесказанное, представляло интерес провести систематическое изучение магнитооптических свойств и магнитной структуры трех типов металлических сверхрешеток и МПС на основе железа: Ге/переходный металл (Сг), Ге/благородный металл (Си) и Ее/нормальный р-металл (А1) . Отметим, что к началу нашей работы данные по магнитооптическим (спектральным) свойствам Fe/Cr и Fe/Al отсутствовали, а по Fe/Cu имелись ограниченные результаты [1,47,48]. Цель и задачи.

Настоящая работа посвящена экспериментальному изучению магнитной структуры и магнитооптических свойств магнитных сверхрешеток и многослойных периодических структур на основе Fe с целью получения информации о характере магнитного упорядочения, о влиянии изменения толщины магнитного и/или немагнитного слоев на магнитную структуру и недиагональную компоненту тензора диэлектрической проницаемости.

Конкретные задачи данной работы состояли в следующем:

1. Применить магнитооптический метод к изучению неколлинеарной магнитной структуры слоистой системы с сильным межслоевым обменным взаимодействием: выполнить измерение углов неколлинеарности во системы сверхрешеток Fe/Cr с переменной толщиной магнитного и немагнитного слоев.

2. Изучить магнитооптические (высокочастотные) свойства сверхрешеток Fe/X (X=Cr,Cu,Al) в зависимости от толщины ферромагнитного и/или неферромагнитного слоев.

3. Исследовать гиромагнитные свойства сверхтонких слоев Fe в многослойных структурах Fe/Cu.

4. Изучить полевую и спектральную зависимости магниторефрак-тивного эффекта на сверхрешетках Fe/Cr в ближней ИК области спектра.

Научная новизна.

1. Выполнено первое систематическое изучение магнитооптических свойств многослойных систем Fe/X (X=Cr,Cu,Al) в широком спектральном интервале äö) =0.5-4.5 эВ.

2. Предложен метод определения характера магнитного упорядочения в металлических сверхрешетках, основанный на измерении экваториального эффекта Керра и определении угла 0о между векторами намагниченностей в соседних магнитных слоях. Показано, что в сверхрешетках Fe/Cr может реализоваться не-коллинеарная магнитная структура с углами 8о=40°-160°. 8

3. Впервые в широком спектральном интервале, ha) =0.83-4.13 эВ, обнаружены немонотонные (осцилляционного типа) зависимости магнитооптических свойств многослойных периодических структур Fe/Cu от периода модуляции D, обусловленные влиянием квантового размерного эффекта и а-у фазового превращения в слоях Fe. Обнаружена немонотонная зависимость высокочастотных свойств (cöImOxy, Reaxx, 5р-эффект) сверхрешеток Fe/Cr от толщины слоя железа и усиление магнитооптической активности железа, обусловленное размерным квантованием.

4. Впервые на основе измерения гиромагнитного 63-эффекта в многослойных структурах Fe/Cu показано существование гиромагнитных свойств в слоях Fe вплоть до толщин tFe ~ 8Ä в оптическом диапазоне частот.

5. Впервые измерен магниторефрактивный эффект на сверхрешетках Fe/Cr, являющийся высокочастотным (оптическим) аналогом магниторезистивного эффекта.

Научная и практическая ценность.

Научная ценность диссертационной работы состоит в развитии магнитооптического метода применительно к изучению магнитного упорядочения и электронной структуры металлических сверхрешеток.

Предложенный в диссертации способ определения магнитной структуры сверхрешеток Fe/Cr на основе измерения экваториального эффекта Керра может найти применение для анализа межслоевого обмена в тонкопленочных слоистых системах (сэндвичах, сверхрешетках и др.) с сильным обменным взаимодействием.

Информация о влиянии а-у фазового превращения в слоях железа в системе Fe/Cu на величину ЭЭК и эффективную диэлектрическую проницаемость s среды, а также данные о высокой магнитооптической активности и гиромагнитных свойствах y-Fe представляют интерес для построения модели зонного спектра низкотемпературной фазы ГЦК-Fe и понимания физической природы высокочастотной магнитной проницаемости.

Результаты работы (величина ЭЭК, магниторефрактиного эффекта, полевые и спектральные зависимости) по сверхрешеткам на основе железа могут быть полезны в качестве справочного материала при решении практических задач.

Диссертация состоит из введения и 5-ти глав. Во введении приводится краткий обзор литературных данных по многослойным структурам. В первой главе кратко дана теория экваториального магнитооптического эффекта для многослойных структур, используемая в работе; приводятся основные формулы, по которым рассчитывался эффект, описывается метод измерения и экспериментальная установка. Во второй, третьей и четвертой главах излагаются результаты экспериментального исследования систем Fe/Cr, Fe/Cu и Fe/AI. В пятой главе приводятся результаты наблюдения магниторефрактивного эффекта. Главы 2-5 заканчиваются краткими выводами. В конце работы приводится перечень основных результатов и выводов, список публикаций и список цитируемой литературы.

1.Katayama T., Suzuki Y., Awano H., Nishihara Y., Koshizuka N. Enhancement of the Magneto-Optical Kerr Rotation in Fe/Cu Bi-layered Films.//Phys.Rev.Lett. (1988) v.60, №14, pp.14261429.

2. Weller D., Reim W., Spôrl K., Brandie H Spectroscopy of multilayers for magnet o—optic storage.//JMMM (1991) v. 93, pp.183-193.

3. Griinberg P., Schreiber R., Pang Y., Brodsky M.B., Sowers H. Layered magnetic structures: Evidence for antiferromagnetic coupling of Fe layers across Cr interlayers.//Phys.Rev.Lett. (1986) v.57, pp.2442-2445.

4. Baibich M.N., Bruto J.M,.Fert A., Nguyen Van Dau F., Petroff F., Etienne P., Creuset G., Friederich A., Chazelas J. Giant magnetoresistance of (001)Ее/(001)Cr magnetic superlat-tices.//Phys.Rev.Lett. (1988) v.61, №21, pp.2472-2475.

5. Jacquet J.С., Valet T. A new magnetooptical effect discovered on magnetic multilayers: the magnetorefractive effect.// Mater. Res. Soc. Symp. Proc. (1995) v.384 pp.477-490.

6. Carbone С., Alvarado S.F. Antiparallel coupling between Fe layers separated by a Cr interlayer: Dependence of the magnetization on the film thickness.//Phys.Rev.В (1987) v.36, №4, pp.2433-2435.

7. Binasch G, Grûnberg P., Saurenbach F., Zinn W. Enhanced magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange.//Phys.Rev.В (1989) v.39, №7, pp.4828-4830.

8. Parkin S.S.P., More N., Roche K.P. Oscillations in exchange coupling and magnetoresistance in metallic superlattice structures: Со/Ru, Co/Cr, and Fe/Cr.//Phys.Rev.Let (1990) v.64, pp.2304-2307.

9. Parkin S.S.P., York B.R. Influence of Deposition Temperture on Giant Magnetoresistance of Fe/Cr Multilayers.//Appl. Phys. Lett. (1993) v.62, Iss 15, pp 1842-1844.

10. Parkin S.S.P., Li Z.G., Smith D.J. Giant Magnetoresistance in Antiferromagnetic Co/Cu Multilayers.//Appl.Phys.Lett. (1991) v. 58, №23, pp. 2710-2712 .

11. Parkin S.S.P., Bhadra R., Roche K.P. Oscillatory magnetic exchange coupling through thin copper layers.//Phys.Rev.Let. (1991) v.66, pp.2152-2155.

12. Parkin S.S.P., Mauri D. Spin Engineering Direct Determination of the Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida Far-Field Range Function in Ruthenium.//Phys.Rev.B (1991) v.44, Iss 13, pp.7131-7134.

13. Parkin S.S.P. Systematic variation of the strength and oscillation period of indirect magnetic exchange coupling through the 3d, 4d, and 5d transition metals.//Phys.Rev.Let. (1991) v.67, pp.3598-3601.

14. Pappas D.P., Prinz G. A., Ketchen M. B. Superconducting quantum interference device magnetometry during ultrahigh vacuum growth.//Appl.Phys.Lett. (1994) v.65, Iss 26, pp.3401-3403.

15. Unguris J., Celotta R.J., Pierce D.T. Magnetism in Cr Thin Films on Fe(100).//Phys.Rev.Lett. (1992) ,v.69, Iss 7, pp.1125-1128.

16. Unguris J., Celotta R.J., Pierce D.T. Observation of two different oscillation periods in the exchange coupling of Fe/Cr/Fe(100).//Phys.Rev.Lett. (1991) v.67, pp.140-143.

17. Barthelemy A., Fert A., Baibich M.N., Hadjoudj S., Petroff F., Etienne P., Cabanel R., Lequien S., Nguyen Van Dau F., Creuzet G. Magnetic and transport properties of Fe/Cr super-lattices . //J. Appl . Phys . (1990) v. 67, №8, pt.2B, pp.59085913.

18. Folkerts W. Calculated Magnetic Phase-Diagrams and Magnetoresistance Curves for an Antiferromagnetically Coupled Multilayer System.//JMMM (1991) v. 94, Iss 3, pp 302-310.

19. Fullerton E.E., Conover M.J., Mattson J.E., Sowers C.H., Bader S.D. Orientationally independent antiferromagnetic coupling in epitaxial Fe/Cr(211) and (100) superlattices. / / J. Appl. Phys. (1994) v. 75, №10, pp. 64 61-64 63 .

20. Fullerton E.E., Conover M.J., Mattson J.E., Sowers C.H., Bader S.D. Oscillatory interlayer coupling and giant raagnetoresistance in epitaxial Fe/Cr(211) and (100) superlattices.//Phys.Rev.B (1993) v.48, №21, pp. 15755-15763.

21. Folkerts W., Hakkens F. Microstructure induced magnetic ani-sotropy in Fe/Cr(110) superlattices.//J.Appl.Phys. (1993) v .13, №8, pp.3922-3925.

22. Bruno P. Oscillations of Interlayer Exchange Coupling vs Ferromagnetic Layers Thickness.//Europhys. Lett. (1993) v.23, Iss 8, pp 615-620.

23. Ruhrig M., Schafer R. , Hubert A., Mosler R., Wolf J.A. , De-mokritov S., Grünberg P. Domain Observations on Fe-Cr-Fe Layered Structures Evidence for a Biquadratic Coupling Effect . //Phys . Stat . Sol .A (1991) Vol 125, Iss 2, pp 635-656.

24. Schreyer A., Ankner J.F., Zeidler T., Zabel H., Schafer M., Wolf J.A., Grünberg P., Majkrzak C.F. Noncollinear and Collinear Magnetic Structures in Exchange Coupled Fe/Cr(001) Superlattices.//Phys.Rev.B (1995) v.52, Iss 22, pp.1606616085.

25. Slonczewski J.C. Fluctuation mechanism for biquadratic exchange coupling in magnetic multilayers.//Phys.Rev.Let. (1991) v.67, pp.3172-3175.

26. Slonczewski J.C. Overview of interlayer . exchange theory.//JMMM (1995) v.150, pp.13-24.

27. Rucker U., Demokritov S., Tsymbal E., Griinberg P., Zinn W. Biquadratic coupling in Fe/Au/Fe trilayers: Experimental evidence for the magnetic-dipole mechanism.//J.Appl.Phys. (1995) v.78, №1, pp.387-391.

28. Geerts W., Suzuki Y., Katayama T., Tanaka K., Ando K., Yoshida S. Thickness-dependent oscillation of magnetooptical properties of Au-sandwiched (001) Fe films.//Phys. Rev. B (1994) v. 50, №17, p. 12581-12587 .

29. Ortega J.E., Himpsel F.J., Mankey G.J., Willis R.F. QuantumWell States and Magnetic Coupling Between Noble Metals and Ferromagnets. // J.Appl. Phys . (1993) v. 73, №10, pp. 5771-5775.

30. Suzuki Y., Katayama T., Thiaville A., Sato K., Taninaka M., Yoshida S. Magnetooptical Properties of Au/Fe/Ag and Ag/Fe/Au(001) Sandwich Films//JMMM (1993) v.121, Iss 1-3, pp.539-541.

31. Stiles M.D. Exchange coupling in magnetic heterostructures. //Phys.Rev. B (1993) v. 48, №10, pp. 7238-7258

32. Bruno P. Recent Progress in the Theory of Interlayer Exchange Coupling.//J.Appl.Phys. (1994) v.76, Iss 10, Part 2, pp. 6972-6976.

33. Bruno P*. Theory of Interlayer Magnetic Coupling.// Phys.Rev.B (1995) v.52, Iss 1, pp.411-439.

34. Шалыгина Е.Е., Лазарев М.В., Цидаева Н.И., Шалыгина O.A. Толщинная зависимость магнитооптического эффекта в Au/Co клин/Au(100).// В сб. "Новые магнитные материалы микроэлектроники", УРСС, Москва, 1996, с.53.

35. Florczak J.M., Dahlberg E.D. Magnetization reversal in (100) Fe thin films.//Phys. Rev. В (1991) v. 44, №17, pp. 9338-9347 .

36. Kübler U., Wagner К., Wiechers R.W., Fuß A., Zinn W. Higher order interaction terms in coupled Fe/Cr/Fe sandwich structures.//JMMM (1992) v.103, pp.236-244.

37. J.Ferre Thin film magneto-optics: phenomena, materials, techniques.// 3rd EPS Southern European School of Physics ^Science and Technology of Magnetic Films and Nanostruc-tures.', 1997, Porto, Portugal, 30 June-11 July.

38. Vedyayev A., Ryzhanova N., Young S., Dieny B. Oscillations in the magneto-optic Kerr effect due to quantum well states.// Phys.Lett.A (1996) v.215, pp.317-320.

39. Katayama T, Awano H, Nishihara Y Wavelength dependence of magnetooptical Kerr rotation in Co/Cu, Fe/Cu, Со/Au and Fe/Au compositionally modulated multilayered films.//J.Phys.Soc.Jap. (1986) v.55, №8, pp.2539-2542.

40. Bennett W.R., Schwarzacher W., Egelhoff W.F. Concurrent enhancement of Kerr rotation and antiferromagnetic coupling in epitaxial Fe/Cu/Fe structure.//Phys.Rev.Lett (1990) v.65, Iss 25, p.3169-3172.

41. Маевский В.М. Теория нечетных магнитооптических эффектов в многослойных планарных структурах. Случай однородного и неоднородного намагничивания пленок.//Екатеринбург, 1993. -Деп.ВИНИТИ, № 2461-В93, с.79.

42. Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений. -МГУ. М.: 1985, с. 336.

43. Болотин Г.А., Маевский В.М. Феноменологическая теория магне-тооптических эффектов в условиях слабой пространственной дисперсии.//ФММ (1970) т.30, вып.З, с.475-489.

44. Болотин Г.А., Маевский В.М. Теория оптических свойств и магнитооптических эффектов для металлических сверхрешёток.// ФММ (1995) т.79, №5, с.8-17.

45. Лобов И.Д., Дружинин A.B., Веремеенко С.Л., Махнев A.A. Высокочувствительный магнитооптический спектрометр.// Новосибирск, 1988.-Деп.ВИНИТИ, № 2324-В88, с.19.

46. Лобов И.Д., Дружинин A.B., Маевский В.М. Исследование частотной дисперсии недиагональной магнитной проницаемости монокристалла кремнистого железа в спектральном диапазоне 0.5-5 ЭВ.//ФММ (1992) т.5, №3, с.66-72.

47. Лобов И.Д., Маевский В.М., Дружинин A.B. Наблюдение магнитной гиротропии в монокристалле никеля на оптических частотах.//ФММ (1997) т.84, вып.З, с.44-53.

48. Лобов И.Д., Маевский В.М., Пудонин Ф.А. Гиромагнитные свойства мультислойных структур Fe/Cu в оптическом диапазоне.// В сб."Новые магнитные материалы микроэлектроники", УРСС, Москва, (1998) с.400-401.

49. Bruno P., Chappert С. Ruderman-Kittel Theory of Oscillatory Interlayer Exchange Coupling.//Phys.Rev.В (1992) v.46, Iss 1, pp 261-270.

50. Schilfgaarde van M., Harrison W.A. Oscillatory Exchange Coupling: RKKY or Quantum-Well Mechanism?//Phys.Rev.Lett. (1993) v.71, pp.3870-3873.

51. Nakanishi H., Tamura T.f Kasai H., Okiji A. Exchange Interactions Between Ferromagnetic Layers Separated by Nonmagnetic Spacer Layers.//JWMM (1993) v. 126, Iss 1-3, pp 394396.

52. Parkin S.S.P., Mansour A., Felcher G.P. Antiferromagnetic interlayer exchange coupling in sputtered Fe-Cr multilayers-Dependence on Number of Fe Layers.//Appl.Phys.Lett. (1991) v.58, №14, pp.1473-1475.

53. Hosoito N., Mibu К., Ono Т., Shinjo Т., Endoh Y. Magnetic Structures of Giant Magnetoresistance Systems, Fe/Cr and NiFe/Cu/Co/Cu, Studied by Neutron-Diffraction.//JMMM (1993) v. 126, Iss 1-3, pp 255-256.

54. Ustinov "V.V., Bebenin N.G., Romashev L.N., Minin V.l., Mi-lyaev M.A., Dehl A.R., and Semerikov A.V. Magnetoresistance and magnetization of Fe/Cr(001) superlattices with non-collinear magnetic ordering.//Phys.Rev.В (1996) v.54, Iss 21, pp.1-9.

55. Ustinov V.V., Kirillova M.M., Lobov I.D., Maevskii V.M., Makhnev A.A., Minin V.l., Romashev L.N., Dehl A.R., Shreder E.I. Magneto-optical study of the non-collinear magnetic structure of Fe/Cr superlattices.//JMMM (1996) v.156, pp.179-180.

56. Fullerton E.E., Conover M.J., Mattson J.E., Sowers C.H., Bader S.D. Orientationally Independent Antiferromagnetic Coupling in Epitaxial Fe/Cr (211) and (100) Superlattices. //J.Appl.Phys. (1994) v.75, Iss 10, Part 2B, ' pp.6461-6463.

57. Azevedo A., Chesman С., Lucena M., de Aguiar F.M., Rezende S.M., Parkin S.S.P. Biquadratic coupling dependence on spacer layer thickness for Fe/Cr/Fe.//JMMM (1998) v.177-171, pp.1177-1178.

58. Almeida N.S., Mills D.L. Phase diagram of magnetic multilayers: The role of biquadratic exchange.//Phys.Rev.В (1995) v. 52, №18, pp.13504-13510.

59. Kostyuchenko V.V., Zvezdin A.K. Spin-reorientation transitions in magnetic multilayers with cubic anisotropy and biquadratic exchange.//JMMM (1997) v.176, №2-3, pp.155-158.

60. Вонсовский C.B. Магнетизм. -Наука. M.: 1971, с.1032.

61. Dubowik J., Stobiecki F., Rohrmann H., Roll K. Metastability of ultrathin Fe in Fe/Zr multilayers investigated by the Kerr effect.//JMMM (1996) v.152, pp.201-207.

62. Singh M., Wang C.S., Callaway J. Spin-orbit coupling, Fermi surface and optical conductivity of ferromagnetic iron.// Phys.Rev. (1975) v.HB, Jfel, pp.287-294.

63. Успенский Ю.А., Халилов С.В. Электронное строение и магнитооптика ферромагнитных 3d металлов.//ЖЭТФ (1989) т.95, №3, с.1022-1035.

64. Katayama Т., Suzuki Y., Hayashi М., Thiavil-le' A. Oscillation of Saturation Magnetooptical Kerr Rotation in Epitaxial Fe/Au/Fe and Fe/Ag/Fe(100) Sandwiched Films.//JMMM 1(993) v. 126, Iss 1-3, pp.527-531.

65. Ustinov V.V., Kirillova M.M., Lobov I.D., Romashev L.N., Maevskii V.M., Milyaev M.A., Kiseleva O.N. Study of electronic and magnetic structure of Fe/Cr superlattices with various Fe layer thickness.//JMMM (1999) v.198-199, pp.2426.

66. Tanaka N., Katayama 0., Kizuka T. Structures and Growth Features of Cu/Gamma-Fe/Cu Multilayers Prepared by Vacuum Deposition on NaCl (001) Substrates.//JMMM (1993) v.126, Iss 1-3, pp.55-58.

67. Hathaway K.B., Cheng S.F., Mansour A.N. Structure and Magnetism of Sputtered Fe/Cu Multilayers.//JMMM (1993) v.126, Iss 1-3, pp.79-81

68. Badia F., Fratucello G., Martinez В., Fiorani D., Labarta A., Tejada J. Magnetic-Properties of Fe/Cu Multilayers.// JMMM (1991) v.93, Iss FEB, pp.425-428. •

69. Cheng S.F., Mansour A.N., Teter J.P., Hathaway K.B., Kaba-coff L.T. Structure and Magnetic-Properties of Magnetron-Sputtered Fe/Cu Multilayered Thin-Films.//Phys.Rev.В (1993) v.47, №1,> pp 206-216.

70. Fu C.L., Freeman A.J. Electronic and magnetic properties of the fee Fe(001) thin films: Fe/Cu(001) and Cu/Fe/Cu(001). //Phys.Rev.B. (1987) v.35, №3, pp.925-932.

71. Tsunoda Y., Imada S., Kunitomi N. Anomalous lattice contraction and magnetism • of y-Fe precipitates in Cu. //J.Phys.F.: Met.Phys. (1988) v.18, №7, 1421-1431.

72. Doyama M., Matsui M., Matsuoka H.-, Mitani S., Doi K. Preparation and Physical Properties of fee-Iron and Copper Multilayers.//JMMM (1991) v.93, pp.374-378.

73. Zhou S.M., Chen L.Y.,'Wang Y.D., Wang Y., Zhu W.R., Zheng Y.X., Jin Q.Y., Qian Y.H., Shen X.L., Xia H. The magne-toopti-cal and optical properties of ultrathin Fe films in the short-wave length range.//J.Appl.Phys. (1996) v.79, pp.8011-8014.

74. Katayama T., Suzuki Y., Geerts W. Magneto-optical transition due to a formation of quantum-well states in magnetic ultra-thin films and multilayers. .//'JMMM (1996) v. 156, Iss 1-3, pp.158-162.

75. B.ie' Q.S. , Lu M., Du J., Zhao H.W. , Hia K. , Zhai H.R., Zhou S.M., Jin Q.Y., Chen L.Y. Complex optical constants and magnetooptic Kerr-effect of Co/Al/Co sandwiches. //Phys.Lett.A, (1996) v.210, p.341-346.

76. Pizzini S., Fontaine A., Giorgetti C., Dartyge E., Bobo J.F., Piecuch M., Baudelet F. Evidence for the Spin Polarization of Copper in Co/Cu and Fe/Cu Multilayers. //Phys.Rev.Lett. (1995) v.74, Iss 8, pp.1470-1473.

77. Xu Y.B., Lu M., Jin Q.Y., Hu C., Miao Y.Z., Zhai Y., Bie Q.S., Zhai H.R., Dunifer G.L., Naik R., Ahmad M. Interlayer Coupling and Spin Polarization of the Nonmagnetic Layers in Fe/Cu and Fe/Ag Cmfs.//JMMM (1994) v.75, Iss 10, Part 2A, pp.6190-6192.

78. Bruno P. Theory of Intrinsic and Thermally-Induced Interlayer Magnetic Coupling Between Ferromagnetic Films Se-prated by an Insulating Layer.//Phys.Rev.B (1994) v.49, Iss 18, pp.13231-13234.

79. Ortega J.E., Himpsel F.J. Quantum well states as mediators of • magnetic coupling in superlattices.//Phys. Rev.Lett. (1992) v.69, Iss 5, pp.844-847.

80. Suzuki Y., Bruno P. Theory of magnetooptical effect in ultrathin ferromagnetic layers.//JMMM (1995) v.140, parti, pp.651-652.

81. Niklasson A.M.N., Mirbt S., Skriver H.L., Johansson B. Quantum-well states and induced magnetism in Fe/CuN/Fe124bcc(OOl) trilayers.//Phys.Rev.В (1996) v.53, Iss.13, pp.8509-8514.

82. Doi M., Kanbe Т., Matsui M. Magnetoresistance and Structure of Fe/Cu Multilayers.//JMMM (1993) v.126, Iss.1-3, pp.443444.

83. Fuß Ä., Democritov S., Grünberg P., Zinn W. Short and long period oscilations in the exchange coupling of Fe across epitaxially grown Ä1- and Au-imt er layer s.//JMMM (1992) v.103, Iss.3, pp.L221-L227.

84. Cochran J. F., Rudd J.M., From M., Heinrich В., Bennett W., Schwarzacher W., Egelhoff W.F. Magnetic Anisotropies in Ul-trathin fee Fe(001) Films Grown on Cu(001) Substrates. //Phys.Rev.В (1992) v.45, Iss 9, pp.4676-4685.

85. Xu Y.B., Zhai H.R., Lu M., Jin Q.Y., Miao Y.Z. Spin polarization and additional magneto-optical activity of nonmagnetic layers in Fe/Ag CMF.//Phys.Lett.A (1992) v.168, pp.213-216.

86. Болотин Г.А., Кириллова M.M., Лобов И.Д.,. Маевский В.М., Номерованная Л.В., Махнёв A.A., Пудонин А.Ф. Толщинная зависимость оптических и магнитооптических свойств многослойной системы Fe/Cu.//ФММ (1997) т.84, вып.6, с.57-66.

87. Кринчик Г.С., Нурмухамедов Г.М. Намагничивание ферромагнитного металла магнитным полем световой волны.//ЖЭТФ (1964) т.47, с.778-780.

88. Лобов И.Д., Дружинин A.B., Маевский В.М. Частотная дисперсия действительной и мнимой частей недиагональной магнитной проницаемости кремнистого железа в оптическом диапазоне частот.//ФММ (1997) т.83, вып.4, с.81-90.

89. Rucker U., Democritov S., Tsymbal E., Grunberg P., Zinn W. Biquadratic coupling in Fe/Au/Fe trilaers: experimental evidence for the magnetic-dipole mechanism.//J.Appl. Phys.1995) V.78, Iss.1, pp.387-391.125

90. Chowdhury A.R., Freitag A.E. Study of interface structure of Fe/Al multilayers.//J.Appl.Phys. (1996) v.79, Iss.8, pp.6303-6305.

91. Zayer N.K., Neumann K.U., Ziebeck K.R.A. Transport and magnetic properties of thin Fe-Al films.//JMMM (1995) v.140-144, pp.679-680.

92. Кринчик Г.С., Артемьев В.А. Магнитооптические свойства Ni, Со и Fe в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.//ЖЭТФ (1967)т.53, вып.6(12), с.1901-1912.

93. Номерованная Л.В., Болотин Г.А., Кириллова М.М., Киселева О.Н., Лобов И.Д., Маевский В.М., Пудонин Ф.А. Влияние межслоевых границ на оптические и магнитооптические свойства тонкопленочной периодической системы Fe/Al.//ФММ (1998) т.85, №4, с.81-94.

94. Wagoner R., Reissner М., Steiner W., Bogner J., Sassik H., Pongratz P., Sepiol B. Moment formation in Feo.sAlo.s.//JMMM (1995) v.140-144, pp.57-58.

95. Uran S., Grimsditch М., Fullerton Е.Е., Bader S.D. Infrared spectra of giant magnetoresistance Fe/Cr/Fe trilayers.//Phys. Rev. В (1998) v.57, pp.2705-2708.

96. Bykov I.V., Gan'shina E.A., Granovsky А.В., and Guschin V.S. Magnetorefractive effect in granular films with tunnel magnetoresistance.// Moscow Intern.Symp. on Magnetism, 1999, Abstracts.-pp. 67-68.

97. Широковский B.M., Кириллова M.M., Шилкова H.A. Аномалии оптического поглощения в железе.//ЖЭТФ (1982) т.82, вып.З, с.784-791.