Влияние морфологии поверхности на магнитные свойства ферромагнитных сплавов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ИИ4600170

На правах рукописи

Ковалева Наталья Павловна

ВЛИЯНИЕ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ФЕРРОМАГНИТНЫХ СПЛАВОВ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 АПР 2010

Иркутск-2010

004600170

Работа выполнена на кафедре физики ГОУ ВПО «Восточно-Сибирская государственная академия образования».

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, доцент

Гавршпок Александр Викторович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

кафедры общей физики Иркутского государственного университета

Павлинский Гелий Вениаминович

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории физики магнитных пленок Института Физики им. Л.В. Киренского СО РАН Комогорцев Сергей Викторович

Ведущая организация: Институт физики металлов УрО РАН, Екатеринбург

Защита состоится 28 апреля 2010 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.074.04 в Иркутском государственном университете по адресу: 665004, г. Иркутск, бульвар Гагарина, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Иркутского государственного университета.

Автореферат разослан <£<■ .03.2010 г,

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.074.04

кандидат физико-математических наук, доцент

Б.В. Мангазеев

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одним из приоритетных направлений в широком спектре фундаментальных и прикладных исследований в области физики конденсированного состояния является получение материалов с определенными свойствами, в частности, с заранее зада иным набором магнитных параметров. Это многостадийный процесс, начинающийся с разработки теоретического прототипа конечного продукта, которая включает выявление способов управления магнитными свойствами вещества, и заканчивающийся технологичными изысканиями при их эксклюзивном или массовом производстве. К свойствоформирующим факторам относятся химический и количественный состав ингредиентов, способы и режимы формирования из них твердотельных объектов. Магнитные характеристики полученных базовых материалов могут быть кардинально изменены либо скорректированы дополнительной обработкой в виде различного рода воздействий: температурных, электромагнитных, механических в отдельности либо в комбинированных сочетаниях, ионного и атомного допирования, формирования добавочных покрытий, морфологической модификации поверхности.

В настоящей работе сосредоточено внимание на двух последних способах целенаправленного получения материалов с требуемыми свойствами. Формирование на поверхностях материала дополнительных слоев с отличительными физическими свойствами приводит к синтезированию слоистых структур, которые пристально изучаются благодаря ряду присущим им перспективным признакам.

Нами предложена идея управления магнитным состоянием магнитомягкого слоя пространственно-неоднородным по величине и направлению магнитным полем. Стационарное магнитное поле такого характера может индуцироваться совокупностью периодически расположенных в некоторой плоскости дискретных ферромагнитных элементов микро- или нанометрового размерного уровня, намагниченных до состояния насыщения. В тандеме магнитомягкий слой с дискретным магнитожестким образуют мультислойную структуру, в которой дискретный слой выполняет функции канала управления процессом перемагничивания сплошного слоя.

Морфология поверхности ферромагнитного сплава в твердотельном состоянии является одним из факторов, определяющих его магнитные свойства. Направленное воздействие на морфологию поверхности материалов не только позволяет оптимизировать их магнитные характеристики, но и в отдельных случаях генерирует появление у них новых функциональных свойств. Неровности поверхностного рельефа могут иметь как естественное происхождение, обусловленное процессом получения материалов, так и стимулированы выбором специальных технологических режимов процесса изготовления образцов, формирующих степень гладкости их поверхности. Модифицирование поверхности металлических сплавов, приводящее к формированию искусственного рельефа необходимого топографического вида методами электронно-лучевой и атомной литографии [1,2], формирование неплоских слоев ячеистой или сотовой формы с

применением химических технологий позволяет в широком диапазоне изменять физические свойства материалов. Определяющим механизмом воздействия естественных или искусственных «шероховатостей» поверхностного рельефа на магнитные свойства низкоразмерных объектов является магнитостатическое взаимодействие поверхностной области материала с его внутренней частью.

Таким образом, поиск новых подходов к решению задач управления магнитными свойствами традиционных ферромагнитных материалов, разработка концептуальных основ синтеза новых гибридных систем, исследование физических механизмов взаимодействия их элементов, математическое моделирование состояния магнитных подсистем и процессов его изменения являются своевременными и востребованными ходом развития научных исследований в области изучения магнитных свойств вещества в конденсированном состоянии.

Цель работы. Изучение влияния неоднородного рельефа поверхности и искусственно сформированной дискретной магнитной среды на процессы перемагничивания магнитных материалов. Основные задачи.

1. Сформировать фотолитографическим способом ступенчатый периодический рельеф поверхности аморфных металлических пленок Ре45Со452г|о и Ре81Мп9Р]0 в виде системы параллельных и перпендикулярных их оси легкого намагничивания протяженных дискретных каналов. Произвести сравнительный анализ магнитоупругих свойств исходных пленочных образцов и поверхностно-модифицированных. Выявить механизм влияния морфологии поверхности аморфных пленок на их магнитоупругие характеристики.

2. Исследовать влияние периодических изменений диаметра аморфных микропроволок состава Ре7551юВ!5, обусловленных технологией их получения, на магнитоупругие свойства. Интерпретировать полученные экспериментальные результаты в рамках предполагаемого магнигостатического взаимодействия ее поверхностной и внутриобъемной областей.

3. Экспериментально апробировать способ определения поверхностной плотности энергии заряженной доменной границы методом «стрелы прогиба» на искусственно созданной упорядоченной дефектной структуре.

4. Разработать подход к вычислению локальных значений напряженности магнитных полей рассеяния, создаваемых совокупностью дискретных магнитных элементов. Выполнить с помощью математического пакета МАТНСАБ расчетные исследования зависимости магнитного поля рассеяния, создаваемого дискретным магнитным слоем, от его геометрических параметров.

5. Исследовать процесс квазистатического перемагничивания магнитомягкого слоя в многослойной дискретно-сплошной пленочной системе Со\У/"П/Ре№Со. Теоретически интерпретировать полученные результаты.

Объект исследований: * аморфные металлические пленки состава Fe45Co45Zrio и Fe8iMn9Pi0 толщиной 30 Ю^м, полученные методом ионно - плазменного напыления;

■ проволоки состава Fe75SiioBi5 диаметром -14010"6 м, полученные методом вытягивания из расплава и подвергнутые термомагнитной обработке;

■ набор многослойных пленок с магшпомягким (Нс= 240 А/м) сплошным Fe 15%Ni64%Co21 % слоем и магнитожестким (Нс= 40 кА/м) Co85%W15% слоем, полученные ионно-плазменным осаждением, отличающихся толщиной разделительного слоя Ti и геометрическими параметрами дискретного слоя, сформированного из CoW методом фотолитографии.

Научная новизна представленных в диссертации результатов.

1. Впервые экспериментально исследовано влияние модификации поверхностной области аморфных магнитных пленок составов Fe45Co45Zrio и Fe8iMn9P10 на их магнитоупругие свойства. Установлено, что характер искусственно сформированного периодического рельефа поверхности пленок позволяет варьировать величину дельта Е - эффекта. Предложена модель механизма влияния искусственной микрошероховатости пленок на величину дельта Е - эффекта.

2. Впервые обнаружен возрастающий ход зависимости частоты магнитоупругого резонанса от напряженности постоянного внешнего магнитного поля при возбуждении механических колебаний в проволоках Fe75SiioB,5 с периодически меняющимся диаметром. Дано объяснение наблюдаемому явлению в рамках модельного представления магнитостатического взаимодействия областей проволоки различного диаметра.

3. Проведена экспериментальная апробация способа определения поверхностной плотности энергии заряженной доменной границы методом «стрелы прогиба». Выявлен двухэтапный характер изменения величины стрелы прогиба доменной границы между точками ее закрепления с ростом напряженности перемагничивающего поля. В рамках представлений об изменении спиновой конфигурации доменной стенки дано объяснение полученных результатов.

4. Выявлена возможность управляемого пининга намагниченности магнитомягкого слоя пространственно-неоднородным высокоградиентным магнитным полем рассеяния, создаваемым магнитожестким дискретным слоем в многослойной дискретно-сплошной пленочной системе.

5. Предложен способ управления коэрцитивной силой магнитного пленочного слоя, основанный на использовании магнитостатических полей дискретного слоя для управления магнитным состоянием сплошного слоя (A.B. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Патент РФ на изобретение № 2060567, кл. 6 Н 01 F 10/08, 41/14.- 1996).

Практическая значимость. Предлагаемый в работе подход к расчету магнитных полей рассеяния от дискретного ферромагнитного слоя позволяет оптимизировать его морфологические характеристики с целью получения необходимых проектных параметров устройств микро- и наноэлектроники на

пленочных объектах со смещенной петлей гистерезиса и может быть использован в задачах получения стационарных магнитных полей требуемой пространственной конфигурации.

Апробированный способ экспериментального определения поверхностной плотности энергии заряженной доменной границы может быть использован в комплексных исследованиях их поведения в магнитнонеоднородных средах.

Обнаруженные особенности магнитоупругих свойств аморфных сплавов на основе железа, являющиеся следствием морфологической модификации их поверхности, могут найти приложение в разработке различного типа датчиков, чувствительными элементами которых являются магнитострикционные аморфные магнитные материалы, и магнитомеханических преобразователях.

Защищаемые положения.

1. Размагничивающие поля и магнитные поля рассеяния, обусловленные периодическими рельефными протяженными микроканалами на поверхности аморфной магнитомягкой пленки, создают в ней чередующиеся области с разной начальной магнитной проницаемостью, изменяя константу эффективной анизотропии и угловую дисперсию анизотропии. Характер влияния поверхностных протяженных микроканалов на величину дельта Е - эффекта определяется их ориентацией относительно оси легкого намагничивания и геометрическими параметрами поверхностно-структурированной области аморфной магнитомягкой пленки.

2. Впервые обнаруженный рост частоты магнитоупругого резонанса с увеличением напряженности внешнего магнитного поля в аморфной магнитомягкой проволоке состава ге75Й11оВ15 с периодическим неоднородным поверхностным рельефом обусловлен магнитостатическим взаимодействием ее областей различного диаметра.

3. В магнитомягкой пленке с одноосной анизотропией в ее плоскости при взаимодействии доменной границы переходного блох-неелевского типа с дефектами, вызывающими ее искривление, в ней возможен структурный переход от периодического к однородному блоховскому типу.

4. Магнитостатическая межслоевая связь магнитомягкого сплошного слоя с системой высококоэрцитивных элементов дискретного слоя обусловлена совместным действием двух конкурирующих факторов: макроскопической слоевой дискретности и дискретности более низкого порядка, связанной с возможной структурной магнитной неоднофазностью высококоэрцитивного материала. Знак межслоевой связи определяется размерами магнитных неоднородностей и их периодом.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах:

XV, XVI и XVII международных школах-семинарах "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (г. Москва, МГУ, 1996, 1998, 2000 год); 1-ом Московском международном симпозиуме по магнетизму (М18М, МБи, 1999):

Седьмой всероссийской конференции с международным участием "Аморфные прецизионные сплавы. Технология - свойства - получение" (г. Москва, ЦНИИ Чермет им. Л.П.Бардина 2000 г.); Евроазиатском Симпозиуме "Trends in Magnetism", (г. Красноярск, КГУ, 2004); 1-ой , 2-ой и 3-ей Байкальской международной конференции "Магнитные материалы" (г. Иркутск, ИГЛУ, 2001, 2003, 2008 гг.); Выездной сессии РАН по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах (г. Астрахань, АТУ, 2003 г.); XXI Международной конференции "Новое в магнетизме и магнитных материалах" (г. Москва, МГУ, 2009 г.); Международной конференции "Функциональные материалы" (Симферополь, Таврический национальный университет, 2009 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 32 научных работах, из них 11 в статьях из перечня ВАК РФ, рекомендованных для защиты кандидатских диссертаций, остальные в сборниках трудов, материалах и тезисах докладов ведущих международных и всероссийских конференций по физике конденсированного состояния и физике магнитных явлений. По теме диссертации получен 1 патент на изобретение.

Личный вклад автора. Экспериментальные исследования процессов перемагничивания многослойных пленочных систем и расчетные исследования магнитостатических полей выполнены диссертантом самостоятельно. Исследования магнитоупругих свойств аморфных и нанокристаллических пленок и проволок выполнены в соавторстве с коллегами из Иркутского государственного университета. Обсуждение и интерпретация экспериментальных результатов проводились совместно с научным руководителем, а также с соавторами публикаций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения и списка использованной литературы, включающего 176 наименований. Объем работы: 179 страниц, 5 таблиц, 86 рисунков.

Краткое содержание работы

Во введении аргументированы актуальность темы исследования, обозначены цель работы и основные задачи, отражена новизна и практическая значимость проведенных исследований, констатированы защищаемые положения.

В первой главе в реферативной форме изложены основные результаты обзора научных публикаций по исследованию свойств магнитных сред с неоднородным рельефом поверхности и ансамблей дискретных магнитных элементов микронных и нанометровых размеров и области их применения; выявлены практикуемые и перспективные технологии формирования требуемой морфологии поверхности металлических материалов, предложена классификация образцов из магнитных сплавов по морфологическому признаку (рис.1). Приведены данные о способах определения поверхностной плотности энергии заряженных доменных границ. На

основе изложенной информации обозначены направления диссертационного исследования.

Во второй главе даны сведения о примененных методиках исследования магнитных свойств немассивных твердотельных образцов, а так же об

Рис. 1. Классификация образцов из магнитных сплавов на основе морфологии их поверхности.

объектах исследования. Измерение дельта Е - эффекта и частоты магнитоупругого резонанса в магнитострикционных аморфных металлических пленках и микропроволоках проводилось методом резонанса-антирезонанса, скорость доменной границы в пленочной системе определялась методом прерываемого намагничивания, визуализация доменной картины проводилась методами порошковых фигур и магнитооптическим на основе эффекта Керра. Магнитная доменная структура и структурное состояние образца наблюдались с помощью электронной микроскопии. Петли магнитного гистерезиса получены на вибрационном магнитометре. Геометрические параметры морфологии поверхности образцов определялись оптической микроскопией.

В третьей главе представлены результаты исследования влияния морфологии поверхности на магнитоупругие свойства аморфных и нанокристаллических металлических сплавов на основе железа в виде пленок и микропроволок. Выбор этого класса материалов обусловлен отсутствием либо низким значением кристаллографической анизотропии, в связи с чем анизотропия магнитостатической природы, связанная с неоднородным рельефом поверхности, должна играть заметную роль в формировании их магнитных свойств. В разделе 3.1 рассмотрены результаты искусственной модификации поверхности, заключающейся в фотолитографическом формирования рельефа в виде параллельных микроканалов на поверхности аморфных металлических пленок состава Ре45Со457г10 и Б^Мп^ю толщиной 30 мкм, полученных методом ионно-плазменного напыления. Несквозные по толщине пленки каналы формировались параллельно и перпендикулярно ОЛН пленки (рис.2). Направление ОЛН перпендикулярное длинной стороне пленочной

полоски однозначно задавалось в процессе ее напыления, а ориентация каналов, их глубина и период варьировались при искусственном формировании рельефа образца. Экспериментальная зависимость величины дельта Е - эффекта от постоянного магнитного поля Нт, приложенного перпендикулярно ОЛИ исследуемых пленок, отражающая факт влияния морфологии поверхности и ее геометрических параметров на магнитоупругие свойства тонкопленочных образцоз, приведена на рисунке 3.

Для качественной оценки влияния рельефа поверхности на магнитоупругие свойства пленки рассмотрены два варианта расположения системы каналов

Рис.2. Рассматриваемая периодическая поверхностная структура пленки: а - вытравленные участки параллельны ОЛИ пленки, б - вытравленные участки перпендикулярны ОЛН пленки. Пунктирной стрелкой показаны векторы суперпозиции внешнего магнитного поля и полей рассеяния в области пленки между каналами (1) и в стравленной области (2).

Рис.3. Зависимость величины дельта Е -эффекта от постоянного магнитного поля Нт, приложенного перпендикулярно ОЛН пленок: 1 - пленка без каналов; 2 - пленка с каналами перпендикулярными ОЛН, у=<1, т=0,8; 2-пленка с каналами перпендикулярными ОЛН, у=4, 7=0,25; 3 -пленка с каналами, параллельными ОЛН, у=4, г=0,8; 3 - пленка с каналами параллельными ОЛН, у=4, г=0,25. Измерения проводились для отношения расстояния между каналами к ширине каналов <Иа-у= 4 (Ф=200 мкм, а=50 икм) и различных значений отношения глубины канала к толщине 320 640 960 1280 1600 пленки г2/1, = т.

относительно оси легкого намагничивания пленки (рис.2) и получены соответствующие им выражения для эффективной константы анизотропии Ке/.

В первом варианте каналы расположены параллельно ОЛН пленки, имеющей плоскостную одноосную анизотропию. Ширина каналов а не превышает ширину d области пленки между каналами (a/d< 1). Внешнее магнитное поле Я приложено перпендикулярно ОЛН пленки. В результате поворота намагниченности на боковых поверхностях каналов возникают магнитные заряды. Создаваемое ими размагничивающее поле препятствует дальнейшему ее повороту в пленочной

области 1, а поля рассеяния способствуют повороту намагниченности в области 2 (рис. 2а). Пусть с - ширина пленки, а (/ и 12 - толщина пленки в области между каналами и глубина канала, соответственно. Считаем, что длина каналов равна ширине пленки. Тогда объем области пленки 1 между каналами равен =с1(,с, а объем области 2 - Величину размагничивающего поля,

препятствующего повороту намагниченности в области 1 между каналами, определим из выражения Нр1=^оЫ,Мл, где N1- размагничивающий фактор области между каналами. Поля рассеяния от магнитных зарядов на боковых поверхностях

каналов способствуют повороту намагниченности в области 2. Пр намагниченность в области 2 действует поле рассеяния (где Ы2 -

размагничивающий фактор канала). Выражения для N1 и Л^ можно записать в виде:

К~г-(1/ф ((Ш)+(1/12)+(¡/ф' (1)

N2= (1/а)((1/а)+(1/Ь)+(1/с))-' (2)

Выражение для величины эффективной константы анизотропии пленки с учетом размагничивающих полей и полей рассеяния будет иметь вид:

У2+(К+и^,м1) V,]/(¥,+ V,) (3)

где К - константа одноосной анизотропии, наведенная в процессе изготовления пленки. В варианте расположения каналов перпендикулярно ОЛН пленки (рис. 26) размагничивающие поля от магнитных зарядов на краях областей пленки между каналами (область 1) способствуют повороту намагниченности в этих областях в направлении действия магнитного поля, а поля рассеяния тормозят процесс поворота намагниченности в области 2. С учетом этого выражение для величины эффективной константы одноосной анизотропии имеет следующий вид:

леу И№ Ч"1! /' I •( л 1 У ' 2]'\ ' I ' ' 2/

Расчет эффективной константы одноосной анизотропии Ке} из выражений (3) и (4) показывает, что в варианте расположения микроканалов параллельно ОЛН при уменьшении расстояния между каналами ее значение увеличивается (рис. 4а), а при перпендикулярном расположении - уменьшается (рис. 46).

180 160 140

5 10 15

50 30

А ю"5м 10

± 10 "5м

5 10 15

Рис. 4. Расчетная зависимость эффективной константы

одноосной анизотропии Ке/ от ширины области пленки между каналами £ о-каналы параллельны ОЛН пленки, б -каналы перпендикулярны ОЛН пленки.

(а) (б)

Модуль Юнга в магнитном поле Ен и Ке/ в модели однородного вращения намагниченности [3,4] связаны следующим соотношением: Ен-'=Е0-'+9А;Н2Мг2^/(2КеГЗЛ,с)3 (5)

где Е0 - модуль упругости при Н=0, а- величина переменных упругих напряжений, Я, - константа магнитострикции. Так как Еи зависит от эффективной константы анизотропии Ке%, то уместно предположить, что зависимости модуля упругости в

поле и дельта Е - эффект (¡ЛЕ/Ео 1=1(Ег Е„)/Еа |) от расстояния между каналами

с/ в случае параллельного и перпендикулярного расположения системы каналов

относительно ОЛН будут иметь противоположную тенденцию. При параллельном

расположении каналов £я увеличивается, а дельта Е - эффект уменьшается; при

перпендикулярном расположении с уменьшением </ Ен уменьшается, дельта Е -

эффект увеличивается. Расчетные зависимости Ен=Дф и АЕ/Е0=/(ф, приведенные

на рисунке 5, качественно и количественно хорошо согласуются с

экспериментальной полевой зависимостью дельта-Е эффекта (рис. 3) для

системы каналов с 1=0,8. Для системы каналов с т<0,4 результаты эксперимента

не согласуются с результатами расчета, и это наиболее ярко выражено при 7=0,25

(кривые 3 и 2 пересекаются при значении напряженности магнитного поля ~ 800

А/м, и в полях, больших этого значения, меньшие значения ДЕ-эффекта

наблюдаются при перпендикулярной ориентации каналов относительно ОЛН).

Различие между расчетными и экспериментальными значениями при 1=0,25

объяснено фактом зависимости дельта Е - эффекта от угловой дисперсии

анизотропии. Рост угловой дисперсии анизотропии приводит к уменьшению

величины дельта Е - эффекта, что связано с ее влиянием на величину эффективных

полей, препятствующих повороту намагниченности в направлении приложенного

магнитного поля. Величина угловой дисперсии анизотропии уменьшается при

расположении системы каналов параллельно ОЛН и увеличивается в случае

каналов, перпендикулярных ОЛН. В первом случае размагничивающее поле

Енх1(Г11 Па ДЕ/Ео.% Енх1(Ги, Пя ДЕ/Е % с_ и и о Рис.5. Расчетные зависимости

величин модуля упругости в магнитном поле Ец и дельта Е - эффекта от ширины области пленки между каналами (1: а -каналы параллельны ОЛН пленки; б- каналы перпендикулярны ОЛН

пленки.

(1,10"5м

направлено противоположно компоненте вектора намагниченности по оси трудного намагничивания, уменьшая угол а, во втором - противоположно компоненте вектора намагниченности по средней ОЛН, способствуя увеличению угла а. Вклад угловой дисперсии анизотропии в изменение дельта Е - эффекта для варианта расположения каналов перпендикулярно ОЛН будет наибольшим в начальном диапазоне перемагничивающего поля, а при параллельном расположении каналов в диапазоне более высоких значений напряженности поля.

Таким образом, влияние рельефа поверхности на величину дельта Е - эффекта в аморфных металлических пленках определяется двумя конкурирующими факторами, связанными с образованием магнитных полей рассеяния на границе областей разной толщины. Первым фактором является изменение эффективной константы анизотропии, а вторым - изменение угловой дисперсии поля анизотропии. Преобладающая роль того или иного фактора во влиянии на величину дельта Е - эффекта определяется размерами неровностей поверхности и их расположением относительно ОЛН пленки.

В разделе 3.2 рассмотрено влияние неоднородного рельефа поверхности микропроволок состава Ре7581юВ15 диаметром 125-140 мкм (рис.ба), обусловленного технологией их изготовления, на их магнитоупругие свойства.

Экспериментально выявлено, что ход зависимости частоты магнитоупругого резонанса /, от Я для неоднородных по толщине микропроволочных образцов

а

а.

Рис. б. а) Фотография поверхностного рельефа микропроволок, полученных методом вытягивания из расплава; б) схематичное представление проволоки переменного диаметра (/=8 мкм, £/ = 140 мкм,

»„«г»

монотонно увеличивается с ростом Я (рис.7). Такой результат не согласуется с выводами модели, используемой для описания магнитоупругих свойств аморфных металлических сплавов [6], и с результатами эксперимента, полученными в работе [6] для проволок близкого состава и размеров, но поверхностно ровных. Согласно [5], выражение для/г можно представить виде:

/^(Еф^аК-ЗХ^МрК-ЗХ/т/ш/Е&оМ;2!!2) (6)

где р - плотность образца. Из выражения (6) следует, что /г должна монотонно уменьшаться с ростом Я. У проволок сходного состава Р^^юВ^, но однородных по толщине, изученных в работе [б], в малых магнитных полях также

наблюдалось монотонное уменьшение /г с ростом Я. С учетом формы образцов дано следующее объяснение увеличению /г с ростом Я. Аппроксимируем форму исследуемого образца системой дискретных полых толстостенных цилиндров, периодически охватывающих гладкий стержень круглого сечения (рис. 66). Магнитная доменная структура проволоки, прошедшей ТМО, состоит из ядра и приповерхностной области [7, 8]. В ядре образца ось легкого намагничивания ориентирована вдоль его длины, а в приповерхностной области - циркулярно. Основной вклад в изменение магнитоупругих параметров проволоки вносит перестройка доменной структуры в приповерхностной области [7]. Под действием Я, приложенного вдоль длины образца, в его приповерхностной области происходит поворот намагниченности. Это ведет к образованию на границах областей различного диаметра проволоки магнитных полюсов, размагничивающие поля от которых увеличивают анизотропию в областях большего диаметра, а их поля рассеяния уменьшают ее в

Рис. 7. Зависимость частоты магнитоупругого резонанса /г от величины внешнего магнитного поля Я, ориентированного вдоль длины проволок РетзБиоВи, обработанных при различной

температуре термомагнитной обработки 1-370°С; 2-400°С; 3 - 430°С; 4 - 450°; 5 - 470°С; б- 490°С.

областях меньшего диаметра. Выражение для эффективной константы анизотропии Kef образца, в первом приближении, можно записать в виде выражения (3), где Vi=jcL(d-r/-объем области проволоки большего диаметра, V2—nL(d-2t-r)2 - объем области проволоки меньшего диаметра, tf-диаметр более толстой части образца, г-диаметр ядра образца, 2t - разность между диаметрами толстой и тонкой областей проволоки, 2L - период структуры, N - размагничивающий фактор области между участками одинакового диаметра. Выражение для N имеет вид: N l/L)/((l/L)+(2/t)). Расчеты показывают, что периодическое изменение диаметра | проволоки должно приводить к росту Kef в образце. Так как величина fr связана с модулем упругости Ен проволоки соотношением: fr = (3/21) (Еи/р)05, где / - длина образца, то рост fr обусловлен увеличением Ен при приложении к образцу Н. В свою очередь, условие роста Ен в магнитном поле имеет вид: | p/QKjHibW^VWteypWtef^fErEJSEA, (7)

где £у-модуль упругости в состоянии насыщения. Таким образом, рост Кс,- ведет к увеличению значений Я, при которых выполняется условие (7). Таким образом, рост частоты магнитоупругого резонанса fr при увеличении магнитного поля Н в аморфных металлических проволоках связан с магнитостатическим взаимодействием между участками микропроволоки различного диаметра.

В четвертой главе изложена теория определения поверхностной плотности энергии заряженной доменной границы способом «стрелы прогиба» и результаты его апробации на специально созданной упорядоченной дефектной структуре в виде дискретно-сплошной пленочной системы, в которой магнитные дефекты сформированы в виде высококоэрцитивных дискретных микрополосок CoW, нанесенных на сплошную магнитомягкую Fel0%Ni60%Co30% пленку толщиной I 80 нм. При движении доменной границы в магнитомягком Fe-Ni-Co слое под воздействием внешнего магнитного поля Я, приложенного вдоль ОЛН, граница, закрепляясь в области магнитных неоднородностей от CoW элементов, | прогибается и становится неоднородно заряженной (рис. 8).

Рис. 8. Изменение конфигурации доменной границы во внешнем магнитном поле Я в результате ее взаимодействия с CoW элементами. Магнитное поле Н приложено вдоль ОЛН Fe-Ni-Co слоя перпендикулярно дискретным CoW элементам и увеличивается от а) к д). Изображение получено методом порошковых фигур.

В разделе 4.1 дан вывод расчетного выражения комплексного параметра

' у + 2о>= - Н0)с (g^ где у_ поверхностная плотность энергии незаряженной I 46

, 180-градусной доменной границы, расположенной параллельно ОЛН, со- параметр, зависящий от характеристик пленки, Я- напряженность внешнего магнитного поля, Н0- некоторое критическое поле, меньшее коэрцитивной силы пленки, при

котором начинает смещаться не вся граница как целое, а ее отдельные фрагменты (оно соответствует полю старта незакрепленной свободной доменной границы), Мл-

Ь, мкм а Рис- 9. а-экспериментальная

зависимость стрелы прогиба доменной границы от напряженности внешнего магнитного поля (абсолютная погрешность измерения ДЬ=0,1 мкм); б -зависимость стрелы прогиба Ь от (Н-Но) с учетом расчетного изменения

величины поля Но-

200

400

намагниченность насыщения, Ъ - расстояние от вершины искривленного участка границы до линии, соединяющей точки закрепления (стрела прогиба). Согласно теоретическим ожиданиям стрела прогиба должна иметь линейную полевую зависимость. На экспериментальной зависимости Ь(Н) имеется два достаточно прямолинейных участка с точкой перегиба во внешнем магнитном поле напряженностью 670 А/м (рис.9а). Полученные значения поверхностной плотности энергии границ (0,15-Ю,3) Дж/м2 при подстановке экспериментальных данных в выражение (8) . оказались на порядок больше литературных сведений (экспериментальных результатов [9] и теоретических расчетов [10, 11]) для ферромагнитных пленок близких толщин, и формируют немонотонный характер зависимости (у+2а>)=/(Н-Нг).

В разделе 42 рассмотрены факторы, которые необходимо учитывать для получения корректных результатов величины поверхностной плотности энергии доменных границ. Предположение об изменении поля старта Н0 доменной границы, взаимодействующей с потенциальным рельефом и расчет Н0 =/(Н) (рис. 10) позволили получить линейную зависимость стрелы прогиба от величины (Н-Н0)

700 2 650 ^ 600 £ 550 500 450

400 0Д43 • (| 0,038 • в' 0,033 £оД28

Н,АЛи

600

800

1000

Н, А/м

Рис. 10. Расчетная зависимость поля старта свободного участка закрепленной доменной границы от напряженности внешнего магнитного поля, при подстановке экспериментальных значений Н и Ь, начальное значение поля старта границы равно 504 А/м.

Рис. П. Зависимость (у+2со) от внешнего поля, рассчитанная из выражения (8) при условии изменения поля Но. Абсолютная погрешность определения (у+2&>) 0,003 Дж/м2.

400

600

800 1000

без излома (рис.9б), наблюдавшегося на рисунке 9а, а на зависимости (у+2со)=/(Н) (рис.11), во-первых, сами значения поверхностной плотности энергии стали меньше и сравнимы с публикуемыми, во-вторых, исчез максимум, однако участок возрастания плотности энергии остался. Объяснением роста энергии доменных границ с увеличением Н, наблюдаемое в диапазоне от 509 А/м до 670 А/м, могут быть происходящие в этом полевом диапазоне процессы изменения структуры доменной границы, заканчивающиеся сменой ее типа, после чего плотность

энергии границы перестает изменяться (полевой диапазон 670+990 А/м на рис. 11). Анализ электронномикроскопических изображений доменных границ в однослойных магнитомягких Ре10%№60%Со30% пленках близких толщин позволяет представить структуру доменной границы в виде высокоплотного распределения чередующихся блоховских и неелевских линий. Такая структура очень чувствительна к внешним воздействиям, и небольшие изменения поверхностной плотности доменной границы могут привести к структурному переходу от границы с поперечными связями к границам блоховского типа. Проведенный расчет поверхностной плотности энергии магнитостатического взаимодействия блоховских участков границы, аппроксимированных магнитными диполями, при уменьшении расстояния между ними, что соответствует уменьшению длины неелевских участков, показывает, что значительный рост поверхностной плотности энергии границы за счет изменения ее магнитостатической составляющей при уменьшении длины неелевских линий принципиально возможен.

Апробация данного метода определения поверхностной плотности энергии заряженной доменной границы позволяет сделать следующие выводы:

1. необходим учет изменения поля старта Н0 доменной границы;

2. данным методом экспериментально определяется комплексный параметр, характеризующий энергию доменной границы (у+2со), для вычисления со необходимо знание величины поверхностной плотности 180-градусной незаряженной границы;

3. обнаружено, что величина (у+2со) является чувствительной к процессам изменения структуры доменной границы и в этом плане ее полевая зависимость может быть использована в качестве индикатора смены типа структуры границы;

4. установлено, что для корректного определения величины {у+2со) следует использовать практически параллельный оси Н участок ее полевой зависимости.

В пятой главе представлены результаты исследований процесса перемагничивания магнитомягкого слоя в составной пленочной структуре из сплошного и дискретного ферромагнитных слоев, разделенных немагнитным слоем (рис.12). Ведущей идеей проводимых экспериментальных исследований было предположение о дискретном состоянии слоя как главного фактора, лежащего в основе его управляющих функций над процессом перемагничивания сплошного слоя. В разделе 5.1. приведены результаты исследования динамических свойств доменных границ в сплошном слое.

В данной серии образцов проведены исследования по измерению поля старта доменных границ в Бе-М-Со слое и скорости их движения. Полем старта доменных границ будем называть минимальную величину внешнего магнитного поля, в результате действия которого начинается смещение доменной границы.Измерены поля старта доменных границ для трех вариантов взаимной ориентации внешнего магнитного поля и намагниченности дискретного Со>У слоя, а так же поля старта в соответствующих одиночных сплошных магнитомягких слоях. Вариант А - намагниченность М5 Со№ слоя параллельна направлению внешнего магнитного поля; вариант Б - намагниченность М5 Со>У слоя антипараллельна направлению внешнего магнитного поля; вариант С -

намагниченность М5 Со\У слоя перпендикулярна направлению внешнего магнитного поля; вариант Д - перемагничивается свободная от Со\№ полосок область Бе-М-Со слоя. Для намагничивания изотропного высококоэрцитивного Со\¥ слоя использовалось однородное постоянное магнитное поле с напряженностью ~ 50 кА/м.

Рис. 12. Схематическое изображение фрагмента трехслойного образца, серия образцов включала пленки с мапштомягким (Н<~ 240 А/м) Бе 15%-№64%-Со21 % слоем и (Нс= 40 кА/м) дискрешым Со85%-W15% слоем. Слои разделены немагнитным слоем титана, толщина которого варьировалась от 0 до 25 нм с шагом 5 нм. Ширина и период Со\У полосок варьировались. Толщина Ее-№-Со слоя 80 нм, Со\¥ слоя - 90 нм. Магнитомягкий слой обладает одноосной анизотропией (4000 А/м) в плоскости пленки, магнитожесткий слой достаточно изотропен.

В ходе исследований выявлены следующие факты (рис. 13): 1) для всего исследованного диапазона толщин промежуточного немагнитного

Fe-Ni-Co

Нет, А/м

250

iso 100

V, м/с

Н, A/M

1000 1500 2006

РисЛЗ. Экспериментальные значения поля старта доменной границы в пленках с различной толщиной d разделяющего слоя для вариантов а, б, в, г. Ширина cow полосок 10,4 10 м, расстояние между ними 3910 м.

Рис.14.

Экспериментальная зависимость скорости движения доменной границы в Fe-Ni-Co слое: ▲ - при отсутствии дискретного слоя, Нсг=184А/м; • - вариант А, толщина разделительного слоя Ti 10 нм, Н^д =496 А/м, ■ - вариант Б, толщина разделительного слоя Ti 10 нм, Нстб = 880 А/м; о - вариант А при отсутствии разделительного слоя, Н„а =168 А/м, □ - вариант Б при отсутствии разделительного слоя, Нстб = 224 А/м.

слоя величина поля старта доменной границы при антипараллельной ориентации (вариант Б) больше по сравнению со случаем параллельной ориентации (вариант А);

2) при перпендикулярной ориентации (вариант В) асимметрии в значениях поля старта не обнаружено;

3) визуально со стороны стеклянной подложки выявлено, что в варианте А процесс перемагничивания Ие-М-Со слоя происходит смещением доменной границы в достаточно длинном диапазоне значений напряженности внешнего магнитного поля, в варианте Б резкое боковое смещение границы в магнитном поле, соответствующем полю старта доменной границы, при его незначительном увеличении сопровождается лавинообразным появлением и ростом в области

наблюдения вытянутых вдоль ОЛН узких доменов, быстрое смещение верхушек которых заканчивает процесс перемагничивания слоя.

Из результатов исследования зависимости поля старта доменных границ в случае вариантов А и Б от отношения ширины CoW элементов Ь к расстоянию между ними а (табл. 1) можно заключить, что:

1) в пленках с одинаковым отношением Ыа, с увеличением толщины прослойки происходит рост поля старта доменной границы как при параллельной, так и при антипараллельной ориентации намагниченности дискретного слоя и внешнего магнитного поля;

2) относительное увеличение поля старта доменной границы (Нов- Нста)/ Нста очень чувствительно к вариациям значений Ь и а;

3) (НстБ- Нстд)/ Нста достигает больших значений (~ 400 %) при малых значениях периода (Ь+ а) дискретного слоя; с

увеличением периода разница между значениями Д^в и Д^а становится значительно меньше.

Изучение динамических свойств доменных границ, проведенное в дискретно-сплошной пленочной системе с неразделенными слоями, и на трехслойной системе с толщиной разделительного слоя "П 10 нм (рис. 14) позволяет сделать следующие выводы:

1) скорость движения доменной границы в пленочной системе с неразделенными слоями практически на порядок меньше, чем при наличии разделительного слоя и на два порядка меньше по сравнению со случаем одиночного, свободного от дискретных элементов слоя;

2) влияние различной взаимной ориентации намагниченности Со\У дискретного слоя и внешнего магнитного поля в большей степени проявляется в пленочной системе с неразделенными слоями, в пленках с прослойкой оно практически отсутствует; в варианте Б поле перемагничивания больше по сравнению с параллельным вариантом (в приведенных на рис. 14 зависимостях « в 1,5 раза) и полевой участок, соответствующий старту границы и появлению доменов обратной намагниченности в перемагничиваемой области растянут, при параллельной ориентации процесс перемагничивания происходит в более узком полевом диапазоне;

3) в пленочной структуре с разделенными слоями процесс перемагничивания происходит в более узком полевом диапазоне в меньших полях и отличается меньшими скоростями движения границы по сравнению с перемагничиванием областей сплошного слоя, свободного от дискретных элементов;

4) на всех приведенных графических зависимостях при больших значениях магнитного поля наблюдается участок с резким увеличением скорости доменной границы. Ему соответствует появление в еще неперемагниченной области многочисленных мелких доменов обратной намагниченности, причем при наличии Со\У слоя они быстро принимают саблевидную форму, при этом скорость движения наблюдаемой доменной границы несколько снижается и происходит очень быстрое перемагничивание области пленки в направлении

Таблица 1. Геометрические параметры дискретного слоя._

Период с=а+6, мкм Ь, мкм/ а, мкм

40,3 7,8/32,5=0,24

49,4 10,4/39=0,27

429,0 143/286=0,5

442,0 91/351=0,26

222,0 72/150=0,48

456,0 46/410=0,1

движения границы. Этот участок с уменьшенной скоростью не показан на графиках, так как вид доменной структуры от двух широких прямоугольных доменов меняется на дисперсный, в связи с чем появляются новые факторы, оказывающие влияние на мобильные свойства наблюдаемой доменной границы.

Для интерпретации данных и развития представлений об управляющих функциях CoW слоя представлены результаты электронномикроскомических исследований зависимости структуры СоЧ/ пленок и гистерезисных свойств от процентного содержания Выявлено, что пленки СоАУ с содержанием 15 ат.% XV имеют кристаллическую и фазовую структуру, придающие сплаву своеобразную «магнитную пористость»: вектор намагниченности претерпевает периодические разрывы или скачки величины, а так же изменения направления на границах различных в магнитном отношении фаз. Поверхности резких изменений величины и направления вектора намагниченности являются источниками магнитостатических полей рассеяния, которые, имея небольшие области локализации, обладают значительной величиной, поэтому оказывают существенное влияние на процессы перемагничивания как самой Со\У пленки, так и других пленочных слоев, находящихся в контакте с ней. Магнитная изотропность пленок при сочетании с высокой коэрцитивностью позволяет реализовать в них устойчивые состояния магнитного насыщения с необходимой ориентацией намагниченности в плоскости пленки.

В том же разделе излагается запатентованный способ управления коэрцитивной силой магнитного пленочного слоя в двухслойной системе магнитными полями рассеяния от поверхностных микромасштабных рельефных неоднородностей, искусственно сформированных во втором слое.

В разделе 5.2 дается интерпретация полученных экспериментальных данных по исследованию процесса перемагничивания магнитомягкого слоя в дискретно-сплошной пленочной системе на основе разработанной модели двухуровневого магнитостатического взаимодействия намагниченности магнитомягкого слоя с магнитными полями рассеяния, обусловленными макроскопической дискретностью CoW слоя и дискретностью более низкого порядка, связанной с магнитной неоднофазностью самих дискретных элементов.

Представлен вывод расчетных выражений для локальных компонент Нх , Ну и Н2 напряженности магнитных полей рассеяния от совокупности периодически расположенных элементов параллепипедной формы с их геометрическими параметрами; произведено топографирование Нх , Нуи Нг (рис. 15-17); на основе результатов численного моделирования компонент Нх, Ну магнитных полей рассеяния выявлены параметры дискретного слоя и диапазон их варьирования, отвечающие реализации его управляющей функции над процессом перемагничивания магнитомягкого слоя с одноосной анизотропией в его плоскости.

В разделе 5.3 с использованием результатов расчетов плоскостного магнитного поля рассеяния от планарных дискретных элементов дается качественное объяснение процесса перемагничивания магнитомягкого сплошного слоя. Намагниченные дискретные элементы ОМ слоя создают плоскостное

неоднородное асимметричное магнитное поле. Сплошной магнитомягкий слой, находясь в зоне действия этого поля, им подмагничивается (пинингуется), что и | является причиной различных значений полей старта доменной границы при перемагничивании этого слоя внешним магнитным полем, ориентированным параллельно и антипараллельно намагниченности магнитожесткого слоя. В актах перемагничивания магнитомягкого слоя состояние намагниченности дискретных

2,

Рис.15. Пространственное распределение Рис.16. Пространственное распределение Н2 Нх компоненты напряженности компоненты напряженности магнитного поля магнитного поля рассеяния, рассеяния, индуцируемого дискретным слоем,

индуцируемого дискретным слоем, намагниченным до насыщения в направлении намагниченным до насыщения в -ОУ: а - зависимость Н2 от координат (у,г), направлении -ОУ: а - зависимость Нх от х=0,008 м; б - зависимость Нг от координат \ координат (у,г), х=0,001 м; б - (*,у), г=0,16 мкм, в - зависимость Н2 от

зависимость Н* от координат (х,у), г=1,6 координат (х,г), у=5,5 мкм. I мкм; в - зависимость Нх от координат (х,г), у=30,5 мкм.

элементов в следствии их большой коэрцитивности не изменяется. Результаты расчета суперпозиции внешнего перемагничиваюшего поля, ориентированного , параллельно (вариант А) и антипараллельно (вариант Б) намагниченности Со\У I слоя и Ну компоненты магнитного поля рассеяния от дискретных элементов I показывают, что поле старта доменной границы в варианте Б должно быть меньше, I чем в варианте, А. Однако экспериментально выявляется обратная ситуация. , Наиболее вероятной причиной этого является тот факт, что сам Со'\У

конденсат является магнитнонеоднородным и величина полей рассеяния от кристаллитов кобальта преобладает над величиной полей рассеяния от самих дискретных элементов. Область магнитомягкого слоя под С о XV элементом одновременно находится под двухуровневым воздействием как

у, мкм

Н,,. кА/м ' 20 10 О -10

0.012

К.М 0-0 2. МКМ

I фостранственное Ну компоненты

гис. i /.

распределение напряженности магнитного поля рассеяния, индуцируемого дискретным слоем, намагниченным до насыщения в направлении -ОУ: а - зависимость Ну от координат (у,г), х=0,006 м; 6 -зависимость Ну от координат (х,у), г=0; б - зависимость Ну от координат (х./), слева направо у=5,5 мкм, у=30,5 мкм

микрокристаллического, так и

макроскопического полей рассеяния, а область между дискретными элементами испытывает воздействие только

макроскопического поля рассеяния, создаваемого дискретными элементами без учета их внутренней магнитной дисперсности. Это предположение подтверждается численным расчетом полей рассеяния, источниками которых являются кристаллиты кобальта, намагниченные так же, как и сам

т 'чпаулц'г Тоьчи» л^потпи г»

1 гт01п 1 аппш ик,»иа.>и1»!. а

отсутствии внешнего магнитного поля магнитомягкий слой находится в знакочередующемся магнитном поле рассеяния Ну, при этом суммарный объем областей магнитомягкого слоя, на который действуют поля рассеяния направленные так же, как и намагниченность магнитожесткого дискретного слоя, больше объема областей магнитомягкого слоя, находящихся под влиянием полей рассеяния , направленных противоположно намагниченности дискретного слоя. Величина напряженности полей Ну_ больше полей Я.

Учет магнитной неоднофазности дискретных элементов позволяет объяснить экспериментальные результаты по измерению поля старта доменной границы в магнитомягком слое. В случае А магнитомягкий слой испытывает преимущественное воздействие полей рассеяния дискретного слоя, имеющих направление, совпадающее с направлением внешнего перемагничивающего поля. В варианте Б его воздействие на магнитомягкий слой уменьшается в связи с антипараллельной ориентацией полей рассеяния Со\У элементов. В результате этого в варианте Б для перемагничивания всего

магнитол

гкого слоя требуется большее внешнее магнитное поле, по сравнению с

вариантом А. Все это приводит к тому, что петля гистерезиса магнитомягкого слоя оказывается смещенной по оси поля, т.е. значения коэрцитивной силы справа и слева различны, что находит отражение в различных значениях поля старта доменных границ при перемагничивании сплошного слоя в полях противоположного направления.

Достаточно высокие расчетные значения Иу+ и Ну_ по сравнению с полями старта доменной границы получены в связи с тем, что расчет проведен для идеализированной системы одинаковых по форме и геометрическим размерам магнитостатически взаимодействующих параллепипедов, которыми аппроксимируются реальные кристаллиты, индивидуальная форма и размеры

которых неидентичны.

Дисперсия размеров кристаллитов Со\У конденсата, связанная со стохастическим характером роста кристаллической фазы, по всей видимости, является и причиной экспериментально установленного немонотонного, скачкообразного характера зависимости поля старта доменной границы с ростом величины Ь/а. Поскольку размер внутренних структурных магнитных неоднородностей меньше ширины самого дискретного элемента, то их полевой сигнал может доминировать в суперпозиции полей рассеяния от них и от краев дискретных элементов, что и вносит некоторый оттенок непредсказуемости в зависимость поля старта границы от величины Ь/а.

В конце диссертации приведены заключение и список литературы (библиография).

Основные результаты и выводы.

Основной механизм влияния морфологических неоднородностей поверхности твердотельных ферромагнитных материалов на их магнитные свойства заключается в магнитостатическом воздействии полей рассеяния, создаваемых рельефными выступами, на состояние намагниченности в подповерхностной области микропроволок и пленок.

Модификация рельефа поверхности ферромагнитных материалов служит инструментом для создания условий возникновения разрыва намагниченности и появления вследствие этого магнитных полей рассеяния, выполняющих функции управляющего фактора магнитным состоянием вещества.

При модификации поверхности пленок состава Ре45Со452г10 и Ре81Мп9Рю фотолитографическим способом выявлены следующие факты:

а) формирование неглубоких микроканалов вдоль ОЛН приводит к уменьшению величины дельта Е - эффекта по сравнению с его величиной в исходных поверхностно-гладких пленках, а перпендикулярно ОЛН пленки - к его возрастанию; причиной такого характера поведения полевой зависимости дельта Е -эффекта является изменение эффективной константы анизотропии в результате действия размагничивающих полей и полей рассеяния от искусственно сформированных поверхностных выступов;

б) увеличение глубины микроканалов приводит к тому, что в варианте их расположения параллельно ОЛН в магнитных полях, близких к полю насыщения, дельта Е - эффект увеличивается, а при перпендикулярном относительно ОЛН расположении - уменьшается во всем полевом диапазоне; эта особенность поведения полевых зависимостей дельта Е - эффекта объяснима в рамках конкурирующих влияний на величину дельта Е - эффекта угловой дисперсии анизотропии и эффективной константы анизотропии, доминирующая роль которых меняется в процессе перемагничивания исследованных пленок и определяется геометрическими характеристиками их поверхностного рельефа.

Экспериментально установленный факт возрастания частоты магнитоупругого резонанса с увеличением напряженности внешнего магнитного поля, приложенного

вдоль длины проволок состава Ре758цоВ15, является следствием периодического неоднородного поверхностного рельефа, сформированного в процессе их получения. Полученный результат объясняется возникающим при повороте намагниченности в приповерхностной области магнитостатическим влиянием зон проволоки с ббльшим диаметром на ход процесса вращения намагниченности.

Впервые проведена апробация метода определения поверхностной плотности энергии заряженной доменной границы по величине ее прогиба между точками закрепления на искусственно созданном потенциальном барьере. На экспериментальной зависимости величины стрелы прогиба доменной границы от напряженности внешнего магнитного поля вопреки теоретическим ожиданиям выявлено два линейных участка. Двухэтапность характера этой зависимости связана с возможным изменением структурного типа доменной границы в пленках, толщина которых позволяет в отсутствии внешних воздействий реализоваться периодическим доменным границам.

В результате экспериментального исследования процесса перемагничивания магнитомягкого БеМСо слоя в дискретно-сплошной пленочной системе Со\У/гП/Ре№Со выявлен факт неравенства значений поля старта доменной границы при воздействии на него внешнего магнитного поля, направленного по ОЛН пленочного слоя параллельно и антипараллельно намагниченности дискретного магнитожесткого слоя. Причем, при воздействии внешним магнитным полем, ориентированным по намагниченности дискретного магнитожесткого слоя, поле старта доменной границы имеет меньшее значение, что является нетривиальным результатом в рамках прогноза теории межслоевой магнитостатической связи. Предложенная модель двухуровневого магнитостатического взаимодействия магнитомягкого и магнитожесткого слоев позволяет непротиворечиво объяснить всю совокупность полученных экспериментальных данных по исследованию процесса перемагничивания многослойной дискретно-сплошной системы: полевых зависимостей скорости движения продольной доменной границы, поля старта доменной границы и эволюции доменной картины при различных соотношениях ширины дискретных элементов к расстоянию между ними и варьировании толщины разделительного слоя.

Получены выражения, связывающие компоненты магнитного поля рассеяния Нх, Ну и Н2 от совокупности периодически расположенных элементов параллепипедной формы с их геометрическими параметрами. В результате численного моделирования компонент магниггного поля рассеяния от дискретного слоя произведено их топографирование.

На основе результатов численного моделирования компонент Н„, Ну магнитных полей рассеяния выявлены параметры дискретного слоя и диапазон их варьирования, отвечающие реализации его управляющей функции над процессом перемагничивания магнитомягкого слоя с одноосной анизотропией в его плоскости.

Предложен способ управления коэрцитивной силой магнитного пленочного слоя, основанный на использовании магнитостатических полей дискретного слоя для управления магнитным состоянием сплошного слоя.

Список цитируемой литературы.

1. Злобин В.А. Электронно-лучевая литография массивов наноструктур / В.А. Злобин // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2006. -N. 12. - С. 59-63.

2. Востоков Н. В. Разработка методов атомно-силовой литографии для создания наноразмерных элементов / Н. В. Востоков, Д. Г. Волгунов, В. Ф. Дряхлушин, А. Ю. Климов, В. В. Рогов, JI. В. Суходоев, В. И. Шишкин // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2000. - № 7. - С. 76-78.

3. Петров A.JI. Процессы перестройки полосовой доменной структуры и модуль упругости в аморфных металлических пленках / А.Л. Петров, А.А. Гаврилюк, С.М. Зубрицкйй // ФММ. - 1995. - Т. 80. - № 6. - С. 47-53.

4. Сокол - Кутыловский O.JI. Резонансные явления в аморфных ферромагнетиках в слабом магнитном поле / О.Л. Сокол - Кутыловский // ФММ. - 1994. - Т. 78. -№4.- С. 52-57.

5. Livingston J.D. Magnetomechanical properties of amorphous metals / J.D. Livingston // Phys. Stat.SoI. (a). - 1982. - V. 70. - N 2. - P. 591.

6. Atalay S. Comparative measurements of the field dependence of Young's modulus and shear modulus in Fe-based amorphous wire / S. Atalay, P. T. Squire // Journ. Appl. Phys. - 1991. - V. 70. - P. 6516.

7. Severino A.M. Influence of the sample length on the switching process of magnetostrictive amorphous wire / A.M. Severino, C. Gomez - Polo, P. Marin, M. Vazquez // JMMM. - 1992. - V. 103. - P. 117.

8. Liu J. Theoretical analysis of residual tress effect on the magnetostrictive properties of amorphous wires / J. Liu, R. Mamhall, L. Amberg, S.J. Savage // J. Appl. Phys. -1990. - V. 67. - № 9. - P. 4238 - 4240.

9. Гаврилюк A.B. Определение энергии доменных границ в тонких ферромагнитных пленках / А.В. Гаврилюк, В.В. Таубер, В.Г. Казаков // ФТТ. -Т. 21.-1979.-С. 222-225.

10. Хуберт А. Теория доменных стенок в упорядоченных средах / А. Хуберт.- М.: Мир.- 1977.-306 с.

П.Семенов B.C. Исследование структуры доменных границ для разработки тонкопленочных магнитных наноэлементов для цифровой записи / B.C. Семенов // Автореферат докторской диссертации. - Москва: Институт проблем управления. - 2009. - 50 с.

Публикации автора по теме диссертации.

1. Гаврилюк A.B. Определение энергии заряженных доменных границ в Fe-Ni-Co пленках / A.B. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // В сборнике "Физика магнитных материалов". Иркутск.: Изд -во ИГПИ. - 1995. - С. 3-5.

2. Гаврилюк A.B.. Влияние магнитостатического взаимодействия на процессы перемагничивания тонких ферромагнитных пленок / A.B. Гаврилюк, Н.П. Ковалева, А.Н. Носков // В сборнике "Физика магнитных материалов". Иркутск.: Изд-во ИГПИ. - 1995. - С.120-123.

3. Гаврилюк A.B. Способ изготовления магнитных пленок / A.B. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Патент РФ на изобретение № 2060567, кл. 6 Н 01 F 10/08, 41/14. -1996.

4. Гаврилюк A.A. Влияние положения оси легкого намагничивания на процессы перемагничивания аморфных металлических полосок / A.A. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // В сборнике "Физика магнитных материалов". Иркутск.: Изд-во ИГПИ. - 1995.-С. 25-27.

5. Ковалева Н.П. Влияние геометрических параметров дискретного слоя на поле старта доменных границ в магнитостатически связанных пленках / A.B. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Тезисы докладов 15-ой Всероссийской школы-семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники» М.: МГУ. - 1996,-С.69.

6. Гаврилюк A.A. Способ управления величиной АЕ -эффекта и частотой магнитоупругогого резонанса аморфных металлических пленок /A.A. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Тезисы докладов 15-ой Международной школы - семинара "Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники" М.: МГУ. - 1996. - С. 117.

7. Гаврилюк A.A. Дисперсия локальной анизотропии и АЕ- эффект аморфных металлических сплавов /A.A. Гаврилюк, С.М. Зубрицкий, А.Л. Петров, Н.П. Ковалева // Физика металлов и металловедение.- 1997. - Т. 84. - В. 3. - С. 5-8.

8. Гаврилюк A.A. Влияние рельефа поверхности на величину АЕ- эффекта в аморфных металлических сплавах / A.A. Гаврилюк, A.B. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Физика металлов и металловедение. - 1997.- Т. 84.- В. 1. - С. 14-18.

9. Гаврилюк A.A. Магнитоупругие свойства аморфных металлических сплавов с большим содержанием железа / A.A. Гаврилюк, A.B. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Тезисы докладов 16-ой Международной школы- семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники» М.: МГУ. -1998. - С. 225-226.

Ю.Ковалева Н.П. Особенности процессов перемагничивания многослойных систем с дискретными ферромагнитными элементами / Н.П. Ковалева // Тезисы докладов 16-ой Всероссийской школы-семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники» М.: МГУ. - 1998.- С. 561.

И.Гаврилюк A.A. Влияние термомагнитной обработки на скорость распространения магнитоупругих колебаний и АЕ-эффект в неупорядоченных ферромагнетиках / A.A. Гаврилюк, A.B. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Письма в ЖТФ. -1998. - Т.24. - В.16. - С. 79-83.

12.Гаврилюк A.A. Отрицательный АЕ- эффект в аморфных и нанокристаллических сплавах /А.А.Гаврилюк, Н.П. Ковалева. A.B. Гаврилюк // Известия Вузов. Физика.-1998.-В. 10.- С. 121-123.

13.Гавршнок A.A. Возбуждение магнитоупругих колебаний в аморфных металлических сплавах с полосовой доменной структурой /A.A. Гаврилюк, A.B. Гаврилюк, Н.П. Ковалева //Тезисы докладов 16-ой Международной школы -семинара "Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники" М.: МГУ. - 1998. -С.225 - 226.

14.Гаврилюк A.A. Влияние размеров образца на скорость распространения магнитоупругих колебаний в неупорядоченных ферромагнетиках / A.A. Гаврилюк, Н.П. Ковалева, A.B. Гаврилюк // ЖТФ. - 1999. - Т.69. - В.6.- С. 50-54.

15.Gavriliuk A.A. Magnetoimpedance cfTect in amorphous FeSiB wire / A.A. Gavriliuk, A.V. Semirov, A.A. Anachko, A.V. Gavriliuk, N.P. Kovaleva // Abstracts of MISM M.: MSU. - 1999. - P.231.

16.Гаврилюк А. А. Влияние рельефа поверхности на скорость распространения магнитоупругих колебаний в аморфных металлических микропроволоках /A.A. Гаврилюк, A.B. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Тезисы докладов 7-ой Всероссийской конференции с международным участием "Аморфные прецизионные сплавы: технология - свойства - применение", М.: ЦНИИ ЧЕРМЕТ - 2000. - С. 109.

17.Гаврилюк A.A. АЕ -эффект в аморфных металлических сплавах / A.A. Гаврилюк, Н.П. Ковалева. A.B. Гаврилюк, А.Л. Семенов // Сборник трудов XVII Школы-семинара "Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники" М.: МГУ. - 2000. -С. 194-196.

18.Гаврилюк A.A. Магнитоупругие свойства аморфных металлических проволоке изменяющимся диаметром / A.A. Гаврилюк, Н.П. Ковалева. A.B. Гаврилюк // Материаловедение. - 2001.- В. 7. - С. 29-30.

19.Ковалева Н.П. Способы влияния на магнитостатическое взаимодействие в многослойных системах с дискретными ферромагнитными элементами / Н.П. Ковалева // Сборник тезисов докладов Байкальской международной научно-практической конференции "Магнитные материалы" Иркутск: Изд-во ИГПИ. -2001. - С. 78.

20. А. А. Гаврилюк. Микромагнитное описание Д£ -эффекта в аморфных металлических ферромагнетиках /А.А.Гаврилюк, Б.В. Гаврилюк, А.Л. Семенов, A.B. Гаврилюк, Н.П Ковалева // Известия Вузов. Физика. - 2001.- N. 7. - С. 25-28.

21.Семиров A.B. Динамические свойства и структура доменных границ в многослойных магнитных пленках / A.B. Семиров, A.B. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Сборник тезисов докладов Байкальской международной научно-практической конференции "Магнитные материалы" Иркутск: Изд-во ИГПИ. - 2003. - С. DO-DI.

22.Гаврилюк A.B. Влияние рельефа поверхности на магнитные и магнитоупругие свойства аморфных металлических пленок, фольг, микропроволок / A.B. Гаврилюк, Н.П. Ковалева. A.A. Гаврилюк, А.Л. Семенов, Б.В. Гаврилюк, А.Ю. Моховиков // Сборник тезисов докладов Байкальской международной научно-практической конференции "Магнитные материалы" Иркутск. - 2003. - С. 70-72.

23.Гаврилюк A.A. Влияние рельефа поверхности на магнитные свойства аморфных металлических сплавов /A.A. Гаврилюк, Н.П. Ковалева. A.B. Гаврилюк, А.Л.Семенов, Б.В. Гаврилюк, А.Ю. Моховиков // Тезисы докладов выездной

секции РАН по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах. Астрахань; Изд-во АГУ. - 2003. - ВУ-7.

24.Gavriliuk А.А. The magnetoelastic coupling in the amorphous Fe-rich wires/ A.A. Gavriliuk, A.V. Gavriiuk, N.P. Kovaleva, B.V. Gavriliuk, A.Yu. Mokhovikov // Abstract of Euro-Asian Symposium "Trends in Magnetism". Krasnoyarsk. - 2004. - P. 166.

25.Гаврилгок A.A. Магнитоупругая связь в магнитострикционных ферромагнитных проволоках / А.А. Гаврилюк, А.Ю. Моховиков, А.В. Гаврилюк, Н.П. Ковалева, Б.В Гаврилюк // Физика металлов и металловедение. - 2005.- Т. 99. - В.4. - С. 1015.

26.Гавршпок А.А. Влияние неоднородного рельефа поверхности на магнитные и магнитоупругие свойства аморфных металлических сплавов на основе железа / А.А. Гаврилюк, Н.П.Ковалева, А.В. Гаврилюк, Б.В. Гаврилюк, A.JI. Семенов, А.Ю. Моховиков // Известия Вузов. Физика. - 2005. - В. 7. - С. 34 - 43.

27.Семиров А.В. Магнитооптическая установка для исследования динамических свойств доменных границ в тонких ферромагнитных пленках / А.В. Семиров, Б.В. Гаврилюк, А.А. Руденко, В.О. Кудрявцев, Н.П. Ковалева // ЖТФ.- 2005.- Т. 75, В. 10, С.128-130.

28.Гаврилюк А.В. Магнитные свойства аморфных металлических проволок Fe75Si|oBi5 / А.В. Гаврилюк, А.А. Гаврилюк, Н.П. Ковалева, А.Ю. Моховиков, А.Л. Семенов, Б.В. Гаврилюк // Физика металлов и металловедение. - 2006. - Т. 101.-В.5.-С.21-29.

29.Gavriliuk А.А. The magnetic properties of amorphous Fe75SiioB15 wires / A.A. Gavriliuk, A.V. Gavriliuk, A.V. Semirov , A.Yu. Mokhovikov, A.L. Semenov, V.O. Kudryavccvv, N.P. Kovaleva // Eight Int. Workshop on Non-Crystallic Solids Abstract booklet.-2006.-P. 41.

30.Гаврилюк A.A. Магнитные и магнитоупругие свойства аморфных металлических лент на основе железа / А.А. Гаврилюк, А.В. Гаврилюк, А.Л. Семенов, Б.В. Гаврилюк, А.В. Семиров, Н.В. Турик, Н.П. Ковалева. С.М. Зубрицкий, А.Ю. Моховиков, А.Л. Петров // Тезисы докладов Байкальской международной конференции "Магнитные Материалы. Новые технологии."-Иркутск.: Изд-во ИГЛУ. - 2008. - С. 70.

31.Ковалева Н.П. Расчет магнитостатических полей рассеяния от пленарных магнитных аппликаций / Н.П. Ковалева // В сборнике трудов XXI Международной конференции «Новое в магнетизме и магнитных материалах». -Москва.-2009. - С. 882-884.

32.Kovaleva N.P. Modeling of stray fields of magnetic discrete elements / N.P. Kovaleva // Abstracts of Intenational Conference "Functional Materials". - Ucraine, Crimea, Partenit. -2009.-P. 100.

Подписано в печать 15.03.2010 г. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,6. Тираж 100 экз.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Способы формирования дискретных магнитных элементов и 14 неоднородностей поверхностного рельефа магнитных материалов микро- и наноразмеров.

1.2. Свойства магнитных сред с неоднородным рельефом 23 поверхности и дискретных магнитных микро- и наноэлементов.

1.3. Методы определения поверхностной плотности энергии 49 заряженных доменных границ.

1.4. Выводы по главе.

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБРАЗЦЫ

2.1. Методика измерения дельта Е - эффекта 59 магнитострикционных аморфных металлических сплавов на основе железа в виде проволок и лент.

2.2. Методика исследования статических и динамических 61 свойств доменных границ.

2.3. Методика наблюдения магнитной доменной структуры.

2.4. Ферромагнитные объекты с модифицированной 66 поверхностью.

3. ВЛИЯНИЕ НЕОДНОРОДНОГО РЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ НА 70 МАГНИТОУПРУГИЕ СВОЙСТВА МАГНИ ГОМЯГКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА.

3.1. Влияние рельефа поверхности на магнитоупругие свойства 70 аморфных металлических пленок, полученных методом ионно -плазменного напыления в магнитном поле.

3.2. Влияние рельефа поверхности на магнитоупругие свойства 79 магнитомягких проволок на основе железа.

3.3. Выводы по главе.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ ЭНЕРГИИ 85 ЗАРЯЖЕННЫХ ДОМЕННЫХ ГРАНИЦ В ДИСКРЕТНО-СПЛОШНОЙ ПЛЕНОЧНОЙ СИСТЕМЕ.

4.1. Определение энергии доменной границы методом стрелы прогиба.

4.2. Анализ результатов исследования конфигурации доменных 94 границ во внешнем магнитном поле.

4.3. Выводы по главе. 102 5. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И ПРОЦЕСЫ 104 ПЕРЕМ АГНИЧИВ АНИЯ ДИСКРЕТНО-СПЛОШНОЙ МНОГОСЛОЙНОЙ ПЛЕНОЧНОЙ СТРУКТУРЫ.

5.1. Экспериментальные результаты исследования процессов 104 перемагничивания дискретно-сплошных пленочных систем CoW-FeNiCo.

5.1.1. Исследование влияния дискретного слоя на 105 динамические свойства доменных границ в сплошном слое.

5.1.2. Кристаллическая и доменная структура сплава CoW.

5.1.3. Способ управления коэрцитивной силой магнитного 123 пленочного слоя.

5.2. Моделирование силового рельефа магнитных полей 124 рассеяния от дискретных элементов.

5.2.1. Расчет магнитостатических полей рассеяния от 124 планарных магнитных аппликаций.

5.2.2. Численные исследования зависимости магнитного 130 поля рассеяния в плоскости дискретного слоя от его геометрических параметров.

5.2.3. Расчет трехмерной топологии магнитостатических 138 полей рассеяния от планарных магнитных аппликаций.

5.3. Магнитостатический пининг в многослойной дискретно- 147 сплошной пленочной системе.

5.4. Выводы по главе. 154 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 156 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность темы

Одним из приоритетных направлений в широком спектре фундаментальных и прикладных исследований в области физики конденсированного состояния является получение материалов с определенными свойствами, в частности, с заранее заданным набором магнитных параметров. Это многостадийный процесс, начинающийся с разработки теоретического прототипа конечного продукта, которая включает выявление способов управления магнитными свойствами вещества, и заканчивающийся технологичными изысканиями при их эксклюзивном или массовом производстве. К свойствоформирующим факторам относятся химический и количественный состав ингредиентов, способы и режимы формирования из них твердотельных объектов. Магнитные характеристики полученных базовых материалов могут быть кардинально изменены либо скорректированы дополнительной обработкой в виде различного рода воздействий: температурных, электромагнитных, механических в отдельности либо в комбинированных сочетаниях, ионного и атомного допирования, формирования добавочных покрытий, морфологической модификации поверхности.

В настоящей работе сосредоточено внимание на двух последних способах целенаправленного получения материалов с требуемыми свойствами. Формирование на поверхностях материала дополнительных слоев с отличительными физическими свойствами приводит к синтезированию слоистых структур, которые пристально изучаются благодаря ряду присущим им перспективным признакам.

Нами предложена идея управления магнитным состоянием магнитомягкого слоя пространственно-неоднородным по величине и направлению магнитным полем. Стационарное магнитное поле такого характера может индуцироваться совокупностью периодически расположенных в некоторой плоскости дискретных ферромагнитных элементов микро- или нанометрового размерного уровня, намагниченных до состояния насыщения. В тандеме магнитомягкий слой с дискретным магнитожестким образуют мультислойную структуру, в которой дискретный слой выполняет функции канала управления процессом перемагничивания сплошного слоя.

Морфология поверхности ферромагнитного сплава в твердотельном состоянии является одним из факторов, определяющих его магнитные свойства. Направленное воздействие на морфологию поверхности материалов не только позволяет оптимизировать их магнитные характеристики, но и в отдельных случаях генерирует появление у них новых функциональных свойств. Неровности поверхностного рельефа могут иметь как естественное происхождение, обусловленное процессом получения магнитных пленок, фольг и проволок, так и стимулированы выбором специальных технологических режимов процесса изготовления образцов, формирующих степень гладкости их поверхности. Модифицирование поверхности металлических сплавов, приводящее к формированию искусственного рельефа необходимого топографического вида методами электронно-лучевой и атомной литографии, формирование неплоских слоев ячеистой или сотовой формы с применением химических технологий позволяет в широком диапазоне изменять физические свойства материалов. Определяющим механизмом воздействия естественных или искусственных «шероховатостей» поверхностного рельефа на магнитные свойства низкоразмерных объектов является магнитостатическое взаимодействие поверхностной области материала с его внутренней частью.

Таким образом, поиск новых подходов к решению задач управления магнитными свойствами традиционных ферромагнитных материалов, разработка концептуальных основ синтеза новых гибридных систем, исследование физических механизмов взаимодействия их элементов, математическое моделирование состояния магнитных подсистем и процессов его изменения являются своевременными и востребованными ходом развития научных исследований в области изучения магнитных свойств вещества в конденсированном состоянии.

Цель исследований

Изучение влияния неоднородного рельефа поверхности и искусственно сформированной дискретной магнитной среды на процессы перемагничивания магнитных материалов.

Основные задачи

1. Сформировать фотолитографическим способом ступенчатый периодический рельеф поверхности аморфных металлических пленок Fe45Co45Zrio и Fe8iMn9P10 в виде системы параллельных и перпендикулярных их оси легкого намагничивания протяженных дискретных каналов. Произвести сравнительный анализ магнитоупругих свойств исходных пленочных образцов и поверхностно-модифицированных. Выявить механизм влияния морфологии поверхности аморфных пленок на их магнитоупругие характеристики.

2. Исследовать влияние периодических изменений диаметра аморфных микропроволок состава Fe75Sii0Bi5, обусловленных технологией их получения, на магнитоупругие свойства. Интерпретировать полученные экспериментальные результаты в рамках предполагаемого магнитостатического взаимодействия ее поверхностной и внутриобъемной областей.

3. Экспериментально апробировать способ определения поверхностной плотности энергии заряженной доменной границы методом «стрелы прогиба» на искусственно созданной упорядоченной дефектной структуре.

4. Разработать подход к вычислению локальных значений напряженности магнитных полей рассеяния, создаваемых совокупностью дискретных магнитных элементов. Выполнить с помощью математического пакета MATHCAD расчетные исследования зависимости магнитного поля рассеяния, создаваемого дискретным магнитным слоем, от его геометрических параметров.

5. Исследовать процесс квазистатического перемагничивания магнитомягкого слоя в многослойной дискретно-сплошной пленочной системе CoW/Ti/FeNiCo. Теоретически интерпретировать полученные результаты.

Объект исследований

Аморфные металлические пленки состава Fe45Co45Zrio и FeslMn9P10 толщиной 30'10"бм, полученные методом ионно — плазменного напыления; проволоки состава Fe75SiioB!5 диаметром -14010"6 м, полученные методом вытягивания из расплава и подвергнутые термомагнитной обработке; набор многослойных пленок с магнитомягким (Нс~ 240 А/м) сплошным Fel5%-Ni64%-Co21% слоем и магнитожестким (Нс~ 40 кА/м) дискретным Со85%-W15% слоем, полученные ионно-плазменным осаждением, отличающихся толщиной разделительного слоя Ti и геометрическими параметрами дискретного слоя.

Научная новизна

1. Впервые экспериментально исследовано влияние модификации поверхностной области аморфных магнитных пленок составов Fe45Co45Zrio и FegiMngPio на их магнитоупругие свойства. Установлено, что характер искусственно сформированного периодического рельефа поверхности пленок позволяет варьировать величину дельта Е - эффекта. Предложена модель механизма влияния искусственной микрошероховатости пленок на величину дельта Е - эффекта.

2. Впервые обнаружен возрастающий ход зависимости частоты магнитоупругого резонанса от напряженности постоянного внешнего магнитного поля при возбуждении механических колебаний в проволоках Fe75SiioB15. Дано объяснение наблюдаемому явлению в рамках модельного представления магнитостатического взаимодействия областей проволоки различного диаметра.

3. Проведена экспериментальная апробация способа определения поверхностной плотности энергии заряженной доменной границы методом стрелы прогиба». Выявлен двухэтапный характер изменения величины стрелы прогиба доменной границы между точками ее закрепления с ростом напряженности перемагничивающего поля. В рамках представлений об изменении спиновой конфигурации доменной стенки дано объяснение полученных результатов.

4. Выявлена возможность управляемого пининга намагниченности магнитомягкого слоя пространственно-неоднородным высокоградиентным магнитным полем рассеяния, создаваемым магнитожестким дискретным слоем в многослойной дискретно-сплошной пленочной системе.

5. Предложен способ управления коэрцитивной силой магнитного пленочного слоя, основанный на использовании магнитостатических полей дискретного слоя для управления магнитным состоянием сплошного слоя (А.В. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Патент РФ на изобретение № 2060567, кл. 6 Н 01 F 10/08,41/14.- 1996).

Практическая значимость

Предлагаемый в работе подход к расчету магнитных полей рассеяния от дискретного ферромагнитного слоя позволяет оптимизировать его морфологические характеристики с целью получения необходимых проектных параметров устройств микро- и наноэлектроники на пленочных носителях со смещенной петлей гистерезиса и может быть использован в задачах получения стационарных магнитных полей требуемой пространственной конфигурации.

Апробированный способ экспериментального определения поверхностной плотности энергии заряженной доменной границы может быть использован в комплексных исследованиях их поведения в магнитнонеоднородных средах.

Обнаруженные особенности магнитоупругих свойств аморфных сплавов на основе железа, являющиеся следствием морфологической модификации их поверхности, могут найти приложение в разработке различного типа датчиков, чувствительными элементами которых являются магнитострикционные аморфные магнитные материалы, и магнитомеханических преобразователях.

Защищаемые положения.

1. Размагничивающие поля и магнитные поля рассеяния, обусловленные периодическими рельефными протяженными микроканалами на поверхности аморфной магнитомягкой пленки, создают в ней чередующиеся области с разной начальной магнитной проницаемостью, изменяя константу эффективной анизотропии и угловую дисперсию анизотропии. Характер влияния поверхностных протяженных микроканалов на величину дельта Е — эффекта определяется их ориентацией относительно оси легкого намагничивания и геометрическими параметрами поверхностно-структурированной области аморфной магнитомягкой пленки.

2. Впервые обнаруженный рост частоты магнитоупругого резонанса с увеличением напряженности внешнего магнитного поля в аморфной магнитомягкой проволоке состава Fe75SiioBi5 с периодическим неоднородным поверхностным рельефом обусловлен магнитостатическим взаимодействием ее областей различного диаметра.

3. В магнитомягкой пленке с одноосной анизотропией в ее плоскости при взаимодействии доменной границы переходного блох-неелевского типа с дефектами, вызывающими ее искривление, в ней возможен структурный переход от периодического к однородному блоховскому типу.

4. Магнитостатическая межслоевая связь магнитомягкого сплошного слоя с системой высококоэрцитивных элементов дискретного слоя обусловлена совместным действием двух конкурирующих факторов: макроскопической слоевой дискретности и дискретности более низкого порядка, связанной с возможной структурной магнитной неоднофазностыо высококоэрцитивного материала. Знак межслоевой связи определяется размерами магнитных неоднородностей и их периодом. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах:

•XV, XVI и XVII международных школах-семинарах "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (г. Москва, (МГУ), 1996, 1998, 2000 год);

• 1 -ом Московском международном симпозиуме по магнетизму (MISM, MSU, 1999);

•Седьмой всероссийской конференции с международным участием "Аморфные прецизионные сплавы. Технология - свойства - получение" (г. Москва, ЦНИИ Чермет им Л.П.Бардина 2000 г.);

•Евроазиатском Симпозиуме "Trends in Magnetism", (г. Красноярск, КГУ, 2004);

•1-ой , 2-ой и 3-ей Байкальской международной конференции "Магнитные материалы" (г. Иркутск, ИГПУ, 2001, 2003, 2008 гг.);

•Выездной сессии РАН по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах (г. Астрахань, АГУ, 2003 г.);

• XXI Международной конференции "Новое в магнетизме и магнитных материалах" (г. Москва, МГУ, 2009 г.);

Международной конференции "Функциональные материалы" (Симферополь, Таврический национальный университет, 2009) Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 32 научных работах, из них 11 в статьях из перечня ВАК РФ, рекомендованных для защиты кандидатских диссертаций, остальные в сборниках трудов, материалах и тезисах докладов ведущих международных и всероссийских конференций по физике конденсированного состояния и физике магнитных явлений. По теме диссертации получен 1 патент на изобретение. Личный вклад автора

Экспериментальные исследования процессов перемагничивания многослойных пленочных систем и расчетные исследования магнитостатических полей выполнены диссертантом самостоятельно. Исследования магнитоупругих свойств аморфных и нанокристаллических пленок и проволок выполнены в соавторстве с коллегами из Иркутского государственного университета. Обсуждение и интерпретация экспериментальных результатов проводились совместно с научным руководителем, а также с соавторами публикаций.

Структура и объем работы

Диссертационная работа включает следующие структурные элементы: содержание, введение, пять глав с выводами, заключение и список использованной литературы. Объем работы: 179 страниц, 5 таблиц, 86 рисунков, список литературы включает 176 наименований.

5.4. Выводы по главе.

1. В результате экспериментального исследования процесса перемагничивания магнитомягкого FeNiCo слоя в дискретно-сплошной пленочной системе CoW/Ti/FeNiCo выявлен факт неравенства значений поля старта доменной границы при воздействии на него внешнего магнитного поля, направленного по ОЛН пленочного слоя параллельно и антипараллельно намагниченности дискретного магнитожесткого слоя. Причем, при воздействии внешним магнитным полем, ориентированным по намагниченности дискретного магнитожесткого слоя, поле старта доменной границы имеет меньшее значение, что является нетривиальным результатом в рамках прогноза теории межслоевой магнитостатической связи.

2. Показано, что неравенство значений поля старта границы объясняется для данного состава CoW конденсата не столько макроскопической дискретностью слоевого профиля рельефа, сколько дискретностью более низкого порядка, связанной со структурной магнитной неоднофазностью данного материала. Механизм воздействия магнитожестких дискретных элементов макро- и наноуровня одинаков и заключается в индуцировании ими пространственного неоднородного высокоградиентного магнитного поля рассеяния, оказывающего влияние на состояние магнитных моментов атомов магнитомягкого слоя. Величина напряженности магнитных полей рассеяния от структурных неоднородностей из-за малости их размеров существенно выше значений напряженности магнитных полей рассеяния от самих CoW дискретных элементов. На основании этого предложена модель двухуровневого магнитостатического взаимодействия магнитомягкого и магнитожесткого слоев, качественно объясняющая характер неравенства значений полей старта доменной границы в магнитомягком слое и особенности эволюции доменной структуры при его перемагничивании.

3. Получены выражения, связывающие компоненты магнитного поля рассеяния Нх, Ну и Н2 от совокупности периодически расположенных элементов параллепипедной формы с их геометрическими параметрами. В результате численного моделирования компонент магнитного поля рассеяния от дискретного слоя произведено их топографирование.

4. На основе результатов численного моделирования компонент Нх, Н, магнитных полей рассеяния выявлены параметры дискретного слоя и диапазон их варьирования, отвечающие реализации его управляющей функции над процессом перемагничивания магнитомягкого слоя с одноосной анизотропией в его плоскости.

5. Показано, что топографические особенности компоненты Hz магнитного поля рассеяния дискретного слоя могут быть использованы для управления процессами перемагничивания магнитомягких слоев с перпендикулярной анизотропией.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной механизм влияния морфологических неоднородностей поверхности твердотельных ферромагнитных материалов на их магнитные свойства заключается в магнитостатическом воздействии полей рассеяния, создаваемых рельефными выступами, на состояние намагниченности в подповерхностной области микропроволоок и пленок.

Модификация рельефа поверхности ферромагнитных материалов служит инструментом для создания условий возникновения разрыва намагниченности и появления в следствии этого магнитных полей рассеяния, выполняющих функции управляющего фактора магнитным состоянием вещества.

При модификации поверхности пленок состава Fe45Co45Zrio и Fe8iMn9P10 фотолитографическим способом выявлены следующие факты:

1 формирование неглубоких микроканалов вдоль ОЛН приводит к уменьшению величины ЛЕ-эффекта по сравнению с его величиной в исходных поверхностно-гладких пленках, а перпендикулярно ОЛН пленки -к его возрастанию; причиной этого факта является изменение эффективной константы анизотропии в результате действия размагничивающих полей и полей рассеяния от искусственно сформированных поверхностных выступов;

2. увеличение глубины микроканалов приводит к тому, что в варианте их расположения параллельно ОЛН в магнитных полях, близких к полю насыщения, zlis-эффект увеличивается, а при перпендикулярном относительно ОЛН расположении - уменьшается во всем полевом диапазоне; эта особенность поведения полевых зависимостей ЛЕ-эффекта объяснима в рамках конкурирующих влияний на величину Л£-эффекта угловой дисперсии анизотропии и эффективной константы анизотропии, доминирующая роль которых меняется в процессе перемагничивания исследованных пленок и определяется геометрическими характеристиками их поверхностного рельефа.

Экспериментально установленный факт увеличения частоты магнитоупругого резонанса с увеличением напряженности внешнего магнитного поля, приложенного вдоль длины проволок состава Fey^SiioB^, является следствием периодического неоднородного поверхностного рельефа, сформированного в процессе их получения. Полученный результат объясняется возникающим при повороте намагниченности в приповерхностной области магнитостатическим влиянием зон проволоки с большим диаметром на ход процесса вращения намагниченности.

Впервые проведена апробация метода определения поверхностной плотности энергии заряженной доменной границы по величине ее прогиба между точками закрепления на искусственно созданном потенциальном барьере. На экспериментальной зависимости величины стрелы прогиба доменной границы от напряженности внешнего магнитного поля вопреки теоретическим ожиданиям выявлено два линейных участка. Двухэтапность характера этой зависимости связана с возможным изменением структурного типа доменной границы в пленках, толщина которых позволяет в отсутствии внешних воздействий реализоваться периодическим доменным границам.

В результате экспериментального исследования процесса перемагничивания магнитомягкого FeNiCo слоя в дискретно-сплошной пленочной системе CoW/Ti/FeNiCo выявлен факт неравенства значений поля старта доменной границы при воздействии на него внешнего магнитного поля, направленного по ОЛН пленочного слоя параллельно и антипараллельно намагниченности дискретного магнитожесткого слоя. Причем, при воздействии внешним магнитным полем, ориентированным по намагниченности дискретного магнитожесткого слоя, поле старта доменной границы имеет меньшее значение, что является нетривиальным результатом в рамках прогноза теории межслоевой магнитостатической связи. Предложенная модель двухуровневого магнитостатического взаимодействия магнитомягкого и магнитожесткого слоев позволяет непротиворечиво на качественном уровне объяснить всю совокупность полученных экспериментальных данных по исследованию процесса перемагничивания многослойной дискретно - сплошной системы: полевых зависимостей скорости движения продольной доменной границы, поля старта доменной границы и эволюции доменной картины при различных соотношениях ширины дискретных элементов к расстоянию между ними и варьировании толщины разделительного слоя.

Получены выражения, связывающие компоненты магнитного поля рассеяния Нх, Ну и Hz от совокупности периодически расположенных элементов параллепипедной формы с их геометрическими параметрами. В результате численного моделирования компонент магнитного поля рассеяния от дискретного слоя произведено их топографирование.

На основе результатов численного моделирования компонент Нч, Нч магнитных полей рассеяния выявлены параметры дискретного слоя и диапазон их варьирования, отвечающие реализации его управляющей функции над процессом перемагничивания магнитомягкого слоя с одноосной анизотропией в его плоскости.

Предложен способ управления коэрцитивной силой магнитного пленочного слоя, основанный на использовании магнитостатических полей дискретного слоя для управления магнитным состоянием сплошного слоя.

1. Злобин В.А. Электронно-лучевая литография массивов наноструктур / В.А. Злобин // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2006. -N. 12. - С. 59-63.

2. Устал ов В.В. Селективное травление многослойных структур с субмикронными размерами элементов / В.В. Усталов, О.А. Федорович, А.А. Вдовенков, С.К. Левицкая // Сборник докладов 4-го Международного симпозиума. Харьков. - 2001. - С. 356-358.

3. Орликовский А.А. Плазменные процессы в микро и наноэлектронике. Часть 1. Реактивное ионное травление. А.А. Орликовский // Микроэлектроника. - 1999. - Т. 28. - № 5. - С. 344-362.

4. Прудников О.Н. Диссипативная световая маска для атомной литографии, созданная неоднородно поляризованным полем / О.Н. Прудников., А.В. Тайченачев, A.M. Тумайкин, В.И. Юдин // ЖЭТФ. — 2007. Т. 131. - № 6. -С. 963-970.

5. Balykin V. I. Atom "Pinhole Camera" with Nanometer Resolution / V. I. Balykin, P. A. Borisov, V. S. Letokhov, P. N. Melent'ev, S. N. Rudnev, A. P. Cherkun, A. P. Akimenko, P. Yu. Apel, and V. A. Skuratov // JETP Letters. -2006. -V. 84. P. 466-469.

6. Balylcin V.I. Parallel fabrication of nanostructures via atom projection / V.I. Balykin // Physics Uspekhi. - 2007. - 50. - N. 7. - P. 744.

7. M.Muetzel, S.Tandler, D.Haubrich et a 1.// Phys.rev.lett. 2002. - V.88, P. 601.

8. Веревкин Ю.К. Формирование магнитных наноразмерных решеток при облучении тонкопленочных смесей Fe-Cr интерферирующими лазерными пучками / Ю.К. Веревкин, В.Н. Петряков, Н.И. Полушкин // Письма в ЖТФ. 1998. - Т. 24. - N 112. - С. 13-19.

9. Yeonho Choi. Shadow Overlap Ion-beam Lithography for Nanoarchitectures / Yeonho Choi, Soongweon Hong and Luke P.//Nano Lett. September 15. -2009.

10. Чесноков. Д.В. Возникновение самоупорядоченного рельефа в тонкопленочных структурах / Д.В. Чесноков, Д.М. Никулин, В.В. Чесноков, А.Е. Чесноков, B.C. Корнеев, C.JL Шергин // Письма в ЖТФ. 2009. - Т. 35. - В. 14. - С. 54-58.

11. Горобец Ю.И. Квазипериодическая структура поверхности стального цилиндра при его коррозии в растворе азотной кислоты в постоянном магнитном поле / Ю.И. Горобец, О.Ю. Горобец, С.П. Мазур, А.Н. Бруква // ФММ. 2005. - Т.99. - №2. - С. 25-28.

12. Kurlyandslcaya G.V. Surface modified amorphous ribbon based magnetoimpedance biosensor / G.V. Kurlyandslcaya, V.F. Miyar // Biosensor and Bioelectronics. 2007. - N. 22. - P. 2341-2345.

13. Hunt R.P. Composit films as a domain-wall barrier / R.P. Hunt, A.A. Jaecklin //J. Appl. Phys. 1966. -N. 3. - P. 1272-1273.

14. Машотин В.И. Магнитожесткие аппликации в структуре управления ПМД / В.И. Малютин, А.Н. Ищенко // Тезисы докладов III Всесоюзной школы по доменным и магнитооптическим запоминающим устройствам. Астрахань. - 1980. - С. 60-61.

15. Касаткин С.И. Расчет магнитных характеристик регистров сдвига на ПМД с магнитожесткими аппликациями / С.И. Касаткин // Тезисы докладов VII Всесоюзной школы-семинара «Новые магнитные материалы для микроэлектроники». - Ашхабад. - 1980. - С. 19-20.

16. Stemme О. Dunne Permalloys chichten mit Mosailcstruktur / O.Stemme // Z. Angew. Phys. 1966. -V. 20. -№3. - P. 208-211.

17. Кошкина O.B. Влияние магнитных неоднородностей в ферромагнитных пленках на взаимодействие слоев / О.В. Кошкина, А.В. Гаврилюк, Б.В. Гаврилюк, А.В. Семиров // Сборник статей «Физика магнитных материалов». Иркутск. - 1990. - С. 68.

18. Methfessel S., Middlhock S., Thomas H. // J. Appl. Phys. 1961. - V. 32. -№3.-P.

19. Wolf Irving W., Jaeclclin Andre А. Метод изготовления тонкопленочных элементов памяти. Патент США № 3.607.677.

20. Вершинин В.В. Возбуждение второй гармоники поверхностной акустической волны тонкопленочной структурой / В.В. Вершинин, А.И. Польский, В.Ю. Яковчук // Материалы 7 Всесоюзной школы-семинара. -Ашхабад.- 1982. С. 61-64.

21. Польский А.И. Магнитные свойства периодических тонкопленочных структур / А.И. Польский, В.Ю. Яковчук // Материалы 7 Всесоюзной школы семинара «Новые магнитные материалы для микроэлектроники». - Ашхабад. — 1982. - С. 8-12.

22. Григорьева Н.Ю. Дисперсионные характеристики спиновых волн в планарных периодических структурах на основе ферромагнитных пленок / Н.Ю. Григорьева, Б.А. Калиникос // ЖТФ. 2009. - Т. 79. - В. 8. - С. 110-117.

23. Ильичева Е.Н. Краевые эффекты и особенности намагничивания пермаллоевых элементов микроэлектроники / Е.Н. Ильичева, Ю.Н. Федюнин, А.Г. Шишков // Микроэлектроника. 1992. - Т. 21. - № 5. - С. 86-95.

24. Карпенков С.Х. Тонкопленочные магнитные преобразователи / С.Х. Карпенков. М.: Радио и связь. - 1985. - 208 с.

25. Фролов Г.И. Пленочные носители для устройств памяти со сверхплотной магнитной записью / Г.И. Фролов // ЖТФ. 2001. - Т. 71. - В.12. - С. 50-57.

26. Лютый Т.В. Моделирование гистерезиса в двумерных спиновых системах / Т.В. Лютый, АЛО. Поляков, А.В. Рот-Серов // Вюник СумДУ. 2009. - №9. - С. 63-69.

27. Медведев М.В. Изинговская модель гранулярного ферромагнетизма / М.В. Медведев //ФММ. 1999.- Т. 88. - №1. - С. 9-16.

28. Шалыгина Е.Е. Микромагнитная структура и локальные магнитные свойства пермаллоевых полосок микронных размеров / Е.Е. Шалыгина, Н.М. Абросимова //Письма в ЖТФ. 2002. - Т. 28. - В. 16. - С.45-51.

29. Прокопенко B.C. Доменные структуры пленочных микропятен / B.C. Прокопенко, Г.Г. Васильев, В.П. Иванов // В сборнике трудов VI Международного коллоквиума по тонким магнитным пленкам. Минск: Высшая школа. 1974. - С. 212-216.

30. Sherwood S. Magnetoresistans and magnetization in submicron ferromagnetic gratings / S. Sherwood, S J. Blundell, M.J. Baird, J.A.C. Bland, M. Gester, H. Ahmed, H.P. Hughes // J. Appl. Phys. 1994. - V. 75, N. 10. - P. 5249-5256.

31. Фролов Г.И. Пленочные носители для устройств памяти со сверхплотной магнитной записью / Г.И. Фролов // ЖТФ. 2001. - Т. 71. - № 12. - С. 50-57.

32. McHenry М.Е., Laughlin D.E. Nano-scale materials development for future magnetic applications / M.E. McHenry, D.E. Laughlin // Acta mater. 2000. -№ 1. - P. 223-238.

33. Zhu J.G. Micromagnetic Studies of Thin Metallic Films / J.G. Zhu, H.N. Bertram // J. Appl. Phys. 1988. - V. 63. - № 8. - P. 3248 - 3253.

34. Lambeth D.N. Media for 10Gb/in2 Hard Disk Storage, Issues and Status / D.N. Lambeth, E.M. Velu, G.H. Bellesis // J. Appl. Phys. 1996. - V. 79. - № 8,- P. 4496-4501.

35. Adeyeye А.О. Magnetic properties of lithographically defined lateral Co/Ni80Fe20 wires / A.O. Adeyeye, M. K. Husain, V. Ng // JMMM. 2002. -L355-L359.

36. Перов Н.С. Исследование магнитных свойств микро- и нанонеоднородных систем. Н.С. Перов // Автореферат докторской диссертации. Москва: МГУ.- 2009. - 41 с.

37. Лисовский Ф.В. Физика цилиндрических магнитных доменов / Ф.В. Лисовский. М.: Сов. Радио. - 1979. - 192 с.

38. Малоземов А. Доменные стенки в материалах с цилиндрическими магнитными доменами / Малоземов А, Слонзуски Дж. М.: Мир. - 1982. -382 с.

39. Скиданов В.А. Магнитостатическое взаимодействие низкокоэрцитивных объектов в микроэлектронных устройствах / В.А. Скиданов // Докторская диссертация. Москва. — 2004. — 274 с.

40. Раев В. К. Цилиндрические магнитные домены в элементах вычислительной техники / В. К. Раев, Г.Е. Ходенков. М. : Энергоиздат. - 1981.-216 с.

41. Семенов B.C. Исследование доменной структуры прямоугольной аппликации под действием внешнего поля / B.C. Семенов // Микроэлектроника. 1987.-Т. 16.-В. 2.-С. 170-175.

42. Васильева Н.П. Экспериментальное и теоретическое исследование распределения намагниченности в наклонных низкокоэрцитивныхканалах / Н.П. Васильева, В.Г. Казаков, B.C. Семенов, Д.В. Корычев // ФММ. 1988. - Т. 65. - В. 4. - С. 717-723.

43. Иванов А.А. Структура нанопроволок с учетом размагничивающих полей /А.А. Иванов, В.А. Орлов, Н.Н. Подольский // В сборнике трудов XXI Международной конференции «Новое в магнетизме и магнитных материалах». Москва. - 2009. - С. 792-794.

44. Осуховский В.Э. Влияние рельефа поверхности на магнитные свойства пленок / В.Э. Осуховский, Ю.Д. Воробьев, В.И. Малютин и др. // Сборник тезисов докладов Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений. Харьков: ФТИНТ АН УССР. - 1979. - С. 42.

45. Казаков В.Г. Устойчивость плоских магнитных доменов / В.Г. Казаков, Ю.Г. Глухов, А.В. Гаврилюк, В.В. Таубер // Сборник тезисов докладов Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений. — Донецк. — 1977. С. 213.

46. Гаврилюк А.В. Влияние формы краев низкокоэрцитивных каналов на поле зарождения доменов / А.В. Гаврилюк, В.В. Таубер // Сборник «Физика магнитных материалов». Иркутск. - 1981. - С. 13.

47. Гаврилюк А.В. Продвижение верхушек доменов в каналах считывания /

48. A.В. Гаврилюк, В.В. Таубер, П.И. Карасов, Н.Н. Аверин // Сборник «Физика магнитных материалов». Иркутск. - 1981. - С. 17-20.

49. Гаврилюк А.В. Двухслойные ферромагнитные пленки с низкокоэрцитивными каналами / А.В. Гаврилюк, В.Н. Попов, В.П. Карабанова, E.JI. Куберская // Сборник «Физика магнитных материалов». — Иркутск. 1981. - С. 24-27.

50. Гаврилюк А.В. Продвижение плоских магнитных доменов в зигзагообразных регистрах сдвига / А.В. Гаврилюк, Л.Б. Крачевский,

51. B.Г. Казаков, В.В. Таубер // Сборник тезисов докладов VIII Всесоюзной школы-семинара «Новые магнитные материалы для микроэлектроники». -Ашхабад. 1982. - С. 67-71.

52. Крачевский Л.Б. Механизм «размножения» доменов в низкокоэрцитивных каналах / Л.Б. Крачевский, В.В. Таубер // Сборник тезисов докладов IX Всесоюзной школы-семинара «Новые магнитные материалы для микроэлектроники». Саранск. - 1984. - С. 121-122.

53. Гаврилюк А.В. Устойчивость доменной структуры тонких ферромагнитных пленок в ортогональных магнитных полях / А.В. Гаврилюк // Кандидатская диссертация. Иркутск. - 1977. — 135 с.

54. Ольховик Л.П. Эффекты взаимодействующих наночастиц высокоанизотропного ферримагнетика /Л.П. Ольховик, З.И. Сизова, Е.В.

55. Шуринова, А.С. Камзин // Физика твердого тела.- 2010.- Т. 52.- В. 2.- С. 290-295.

56. Мурзина Т.В. Магнетизм планарных наноструктур кобальт-золото на поверхности кремния / Т.В. Мурзина, А.В. Шебаршин, И.А. Колмычек, Е.А. Ганыпина, О.А. Акципетров, А.И. Стогний, Н.Н. Новицкий, А. Сташкевич//ЖЭТФ. 2009. - Т. 136. - В. 1. - С. 123-134.

57. Губин С.П. Магнитные наночастицы: методы получения, строение и свойства / С.П. Губин, Ю.А. Кокшаров, Г.Б. Хомутов, Г.Ю. Юрков // Успехи химии. 2005. - Т. 74. - С. 539-574.

58. Суздалев И.П. Нанотехнология: Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И.П. Суздалев,- М.: URSS. 2009. -592 с.

59. Martin J. I. Ordered magnetic nanostructures: fabrication and properties / J.I. Martin, J. Nogues, Kai Liu, J.L. Vicent, Ivan K. Schuller // JMMM. 2003. -P. 449-501.

60. Aravamudhanl S. Magnetic properties of Ni—Fe nanowire arrays: effect of template material and deposition conditions / S. Aravamudhanl, J. Singleton, P. A. Goddard, S. Bhansalil // J. Appl. Phys. 2009. - V. 42. - N. - 11. -115008 (9 pp).

61. Doyle W.D. The hysteretic properties of small soft magnetic bars / W.D. Doyle, M. Casey // AIP Conf. Proc. 1973. - № 10. - P. 227-231.

62. Stoner E.C. A mechanism of magnetic hysteresis in heterogeneous alloys / E.C. Stoner, E.P. Wolfart // Phil. Trans. Roy.Soc. London. 1948. - V. A-240. - P. 599-642.

63. Dove D.B. Permeability effects on the magnetization of thin permalloy I-bars / D.B. Dove, J.K. Watson, H.R. Ma, E.Huijer // J. Appl. Phys. 1976. - V. 47. - N. 5.-P. 2237-2239.

64. Fluitman J.N. The influence of sample geometry on the magnetoresistans of Ni-Fe films / J.N. Fluitman // Thin Solid Films. 1973. - N. - 16. - P. 269276.

65. Кошкина O.B. Исследование процессов перемагничивания двухслойных FeNiCo/CoW и FeNiCo/Ta/FeNiCo пленок / O.B. Кошкина // Кандидатская диссертация. Иркутск. - 1995. — 105 с.

66. Васьковский В.О. Многоуровневое межслойное взаимодействие в слоистых пленочных структурах / В.О. Васьковский, П.А. Савин, В.Н. Лепаловский, А.А. Рязанцев // ФТТ. 1997. - Т. 39. - №12. - С. 21912194.

67. Clow Н. Very Low Coercive Force in Nickel-iron Films /H. Clow // Nature. -1962.-N. 194.-P. 1035.

68. Бережной Е.Ф. Магнитостатическое взаимодействие элементов магнитопленочной запоминающей матрицы / Е.Ф. Бережной, Г.А. Куренкова // Сборник «Магнитные элементы электронных вычислительных машин» под ред. Бардижа В.В. М.: Наука. - 1969. - С. 59-78 .

69. Иванов Ю.П. Процессы перемагничивания упорядоченного ансамбля ферромагнитных наноточек. / Ю.П. Иванов, Е.В. Пустовалов, А.В. Огнев, Л.А. Чеботкевич // ФТТ. 2009. - Т. 51. - В. 11. - С. 2167-2170.

70. Семенов B.C. Исследование структуры доменных границ для разработки тонкопленочных магнитных наноэлементов для цифровой записи / B.C. Семенов // Автореферат докторской диссертации. — Москва: Институт проблем управления. 2009. - 50 с.

71. Huijer Е. Hysteretic properties of permalloy I-bars / E. Huijer, J.K. Watson // J. Appl. Phys. 1979. - V. 50. -N. 3. - P. 2149-2151.

72. Huijer E. Small Region Magnetooptic Measurements of Permalloy I-bar / E. Huijer, D.B. Dove, J.K. Watson // J. Appl. Phys. 1978. - V. 49. - P. 19031905.

73. Watson J.K. Proximity and Interaction Effects in Arrays of I-bars / J.K. Watson, H.R. Ma, E. Huijer, D.B. Dove // IEEE Trans. MAG-12, 1976. P. 669-671.

74. Ландау Л.Д. К теории дисперсии магнитной проницаемости ферромагнитных тел / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц // В кн. Л.Д. Ландау. Собрание трудов. Под ред. Е.М. Лифшица. М., Наука. - 1969.

75. Данилевский Ю.Л. Определение энергии круговой 180°-ной доменной границы в плоской кольцевой пермаллоевой пленке / Ю.Л. Данилевский, А.А. Селезнев // Сборник «Физика магнитных пленок». Иркутск. — 1968.-С. 154.

76. Kurtzigt A.J., Shockley W. Measurement of the Domain-Wall Energy of the Orthoferrites / AJ. Kurtzigt, W. Shockley // J. Appl. Phys. 1968. - V. 39. -P. 5619.

77. Потылицын В.И. Энергия доменных границ / В.И. Потылицын // Кандидатская диссертация. — Красноярск. 1975. - 120 с.

78. Васьковский В.О. Определение плотности энергии и коэрцитивности доменных границ в монокристаллах редкоземельных ортоферритов / Сост. В.О. Васьковский // Сборник лабораторных работ. — Екатеринбург. 2002.

79. Прокопенко B.C. Плотность граничной энергии в ферромагнитных пленках / B.C. Прокопенко, В.П. Иванов, Г.Г. Васильев // Сборник «Тонкие магнитные пленки, радиотехника, вычислительная техника и автоматика». Красноярск. — 1970. - Т. 2. — С. 124.

80. ICuwahara К., Goto Т., Nichimura A., Ozaky Y. // J. Appl. Phys. 1964. - V. 35.-№2.-С. 820.

81. Spain R.J. Controlled Domain Tip Propagation. Part I / R.J. Spain // J. Appl. Phys. 1966. - V. 37. - P. 2572.

82. Родичев Г.М. Измерение плотности энергии доменных границ / Г.М. Родичев, П.Д. Ким, Л.А. Богатырева // ФММ. 1968. - Т. 25. - С. 767768.

83. Jones G.A. A review of domain wall models in thin magnetic films / G.A. Jones, B.K. Middleton //Inf. J. Magnetism. 1974. - V. 6. - P. 16-24.

84. Jones G.A. Domain Walls Luing at Arbitrary Angles to the Easy Axis of Thin Uniaxial Magnetic Films / G.A. Jones, B.K. Middleton // Phys. stat. sol.(a). 1970. - V. 3. - P. 259-262.

85. Семенов B.C. Энергия доменных стенок произвольной ориентации / B.C. Семенов // Сборник тезисов докладов Всесоюзного совещания «Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники». М.: Изд-во «Наука». - 1976. - С. 60-63.

86. Казаков В.Г. Структурные превращения и процессы перемагничивания в тонких ферромагнитных пленках системы железо-никель / В.Г. Казаков // Докторская диссертация. — Иркутск. 1989. — 365 с.

87. Гаврилюк А.В. Методы измерения энергии доменных границ в тонких ферромагнитных пленках / А.В. Гаврилюк, Л.Б. Крачевский, В.В. Таубер, В.Г. Казаков // Сборник «Физика магнитных пленок». -Иркутск. 1980. - С. 104-108.

88. Savage Н.Т. Magnetomechanical coupling and АЕ effect in highly magnetostrictive rare earth- Fe2 compounds / H.T. Savage, A.E. Clark, J.M. Powers // IEEE Trans. Magn. 1975. -V. 11. - P. 1355-1357.

89. ЮЗ.Мэзон У. Пьезоэлектрические кристаллы и их применения в ультраакустике / У. Мэзон. М.: Издательство иностранной литературы.- 1952.-451 с.

90. Юб.Родичев Г.М. Динамические свойства доменных границ в тонких пленках / Г.М. Родичев, П.Д. Ким, Л.А. Богатырев // ФММ. 1968. - Т. 25. - № 2. - С. 240-245.

91. Гаврилюк Б.В. Динамические свойства доменных границ в Fe-Ni-Co пленках / Б.В. Гаврилюк, А.В. Гаврилюк // ФТТ. 1983. - Т. 25. - № 11. -С. 3458-3459.

92. Гаврилюк Б.В. Динамика доменных границ в Fe-Ni-Co пленках / Б.В. Гаврилюк, А.В. Гаврилюк// ФТТ. 1986. - Т. 28. - № 1. - С. 272-274.

93. Семиров А.В. Движение доменных границ и доменов в тонких Fe-Ni-Co пленках/А.В. Семиров//Кандидатская диссертация. Иркутск. - 1995.- 154 с.

94. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения / С. Тикадзуми. М.: Мир. - 1987. - 420 с.

95. Праттон С. Тонкие ферромагнитные пленки / С. Праттон. Ленинград. -1967,- 264 с.

96. Уманский Я. С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я.С. Уманский , Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов, Л.Н. Расторгуев. М.: Металлургия. - 1982. - 632 с.

97. Chiriac Н. New position sensor based on ultraacoustic standing waves in FeSiB amorphous wires/ H. Chiriac// Sensors and actuators a: Physical. -2000. -V. 81.- p. 174-175.

98. Me'nard D. High frequency impedance spectra of soft amorphous fibers/ D. Me'nard, M. Britel, P. Ciureanu, A. Yelon, V. P. Paramonov and A. S. Antonov, P. Rudkowski and J. O. Stro'm-Olsen // J. Appl. Phys.- 1997. V. 81. - N. 8.-P. 4032-4034.

99. Zhou Y. Stress-impedance effects in layered FeSiB/Cu/FeSiB films with a meander line structure/ Y. Zhou, X.-H. Mao, J.-A. Chen, W. Ding, X.-Y. Gao, Z.-M. Zhou// JMMM. 2005. - V. 292.- P. 255-259.

100. H.Ouahmane. Properties of the resonance mode related to the random anisotropy in amorphous FeCoZr thin films/ H.Ouahmane, G.Suran// J. Appl. Phys.- 1999. V. 85. - N. 8. - P. 6001-6003.

101. Saad A. Tuning of magnetic properties and structure of granular FeCoZr-A1203 nanocomposites by oxygen incorporation/ A. Saad, J. Fedotova, J. Nechaj, E. Szilagyi, M. Marszalek// Journal of Alloys and Compounds.-2009.-V. 471.-N. 1,2.-P. 357-363.

102. Калинин Е.Ю. Электрические свойства аморфных нанокомпозитов (Co45Fe45Zr 10)х(А1203) 1 -х/ Е.Ю. Калинин, А.Н. Ремизов, А.В. Ситников// ФТТ.- 2004.- Т. 46.- В. 11.- С. 2076-2082.

103. Семиров А.В. Магнитооптическая установка для исследования динамических свойств доменных границ в тонких ферромагнитных пленках / А.В. Семиров, Б.В. Гаврилюк, А.А. Руденко, В.О. Кудрявцев, Н.П. Ковалева // ЖТФ.- 2005.- Т. 75, В. 10, С.128-130.

104. Gavriliuk A, A. Magneto impedance effect in amorphous FeSiB wire / A. A. Gavriliuk, A.V. Semirov, A.A. Anachko, A.V. Gavriliuk, N.P. Kovaleva // Abstracts of MISM M.: MSU. 1999. - P.231.

105. Гаврилюк А.А. Влияние термомагнитной обработки на скорость распространения магнитоупругих колебаний и АЕ- эффект в неупорядоченных ферромагнетиках / А.А. Гаврилюк, А.В. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Письма в ЖТФ. 1998. - Т.24. - В.16. - С. 79-83.

106. Гаврилюк А.А. Влияние размеров образца на скорость распространения магиитоупругих колебаний в неупорядоченных ферромагнетиках / А.А. Гаврилюк, Н.П. Ковалева, А.В. Гаврилюк // ЖТФ. 1999. - Т.69. - В.6.-С. 50-54.

107. Гаврилюк А.А. Влияние рельефа поверхности на величину АЕ эффекта в аморфных металлических сплавах / А.А. Гаврилюк, А.В. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Физика металлов и металловедение. - 1997.- Т. 84.-В.1.- С.14-18.

108. Гаврилюк А.А. Влияние положения оси легкого намагничивания на процессы перемагничивания аморфных металлических полосок / А.А. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // В сборнике "Физика магнитных материалов". Иркутск.: Изд-во ИГПИ. 1995. - С. 25-27.

109. Ким П.Д. Динамика доменных стенок в магнитных пленках / П.Д. Ким // Докторская диссертация. — Красноярск. 1988.- 246 с.

110. А.А. Гаврилюк. Микромагнитное описание АЕ-эффекта в аморфных металлических ферромагнетиках /А.А.Гаврилюк, Б.В. Гаврилюк, A.JI. Семенов, А.В. Гаврилюк, Н.П Ковалева // Известия Вузов. Физика. -2001.-N. 7.-С. 25-28.

111. Fluitmen J.H. The influence of sample geometry on the magnetore si stance of Ni- Fe films // Thin Solid Films. 1973. - V.16 - N.3 -P. 269.

112. Сокол Кутыловский O.JI. Резонансные явления в аморфных ферромагнетиках в слабом магнитном поле / О.Л. Сокол — Кутыловский // ФММ. - 1994. - Т. 78. - № 4. - С. 52-57.

113. Петров А.Л. Процессы перестройки полосовой доменной структуры и модуль упругости в аморфных металлических пленках / А.Л. Петров, А.А. Гаврилюк, С.М. Зубрицкий // ФММ. 1995. - Т. 80. - № 6. - С. 4753.

114. Гаврилюк А.А. АЕ -эффект в аморфных металлических сплавах / А. А. Гаврилюк, Н.П. Ковалева, А.В. Гаврилюк, А.Л. Семенов // Сборник трудов XVII Школы-семинара "Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники" М.: МГУ. 2000. - С. 194 -196.

115. Гаврилюк А.А. Дисперсия локальной анизотропии и АЕ- эффект аморфных металлических сплавов /А.А. Гаврилюк, С.М. Зубрицкий, А.Л. Петров, Н.П. Ковалева // Физика металлов и металловедение.-1997.-Т. 84.-В. З.-С. 5-8.

116. Гаврилюк А.А. Магнитоупругие свойства аморфных металлических проволок с изменяющимся диаметром / А.А. Гаврилюк, Н.П. Ковалева, А.В. Гаврилюк // Материаловедение. 2001.- В. 7. - С. 29-30.

117. Livingston J.D. Magnetomechanical properties of amorphous metals / J.D. Livingston // Phys. Stat.Sol. (a). 1982. - V. 70. - N 2. - P. 591.

118. Atalay S. Comparative measurements of the field dependence of Young's modulus and shear modulus in Fe-based amorphous wire / S. Atalay, P. T. Squire // Journ. Appl. Phys. 1991. - V. 70. - P. 6516.

119. Severino A.M. Influence of the sample length on the switching process of magnetostrictive amorphous wire / A.M. Severino, C. Gomez Polo, P. Marin, M.Vazquez // JMMM. - 1992. - V. 103. - P. 117.

120. Liu J. Theoretical analysis of residual tress effect on the magnetostrictive properties of amorphous wires / J. Liu, R. Mamhall, L. Amberg, S.J. Savage // J. Appl. Phys. 1990. - V. 67. - № 9. - P. 4238 - 4240.

121. Wun-Fogle M. Effect of applied stress on the magnetization of amorphous magnetoelastic wires / M. Wun Fogle, H.T. Savage, L.T. Kobasoff, M.L. Spano, J.R. Cullen, G.A. Jones, D.J. Lord // IEEE Trans. Magn. - 1989 - V. 25 -№ 5. - P. 789-793.

122. Гаврилюк А.А. Магнитоупругая связь в магнитострикционных ферромагнитных проволоках / А.А. Гаврилюк, А.Ю. Моховиков, А.В. Гаврилюк, Ы.П. Ковалева, Б.В Гаврилюк // Физика металлов и металловедение. 2005.- Т. 99. -В.4. - С. 10-15.

123. Римский—Корсаков А.В. Электроакустика / А.В. Римский— Корсаков.-М.: Связь. - 1973. - 272 с.

124. Гаврилюк А.А. Отрицательный АЕ- эффект в аморфных и нанокристаллических сплавах /А.А.Гаврилюк, Н.П. Ковалева, А.В. Гаврилюк // Известия Вузов. Физика. 1998. - В. 10.- С. 121-123.

125. Гаврилюк А.В. Определение энергии доменных границ в тонких ферромагнитных пленках / А.В. Гаврилюк, В.В. Таубер, В.Г. Казаков // ФТТ. -Т. 21. 1979. - С. 222-225.

126. Гаврилюк А.В. Определение энергии заряженных доменных границ в Fe-Ni-Co пленках / А.В. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // В сборнике "Физика магнитных материалов". Иркутск.: Изд -во ИГПИ. 1995. - С.З-5.

127. Хуберт А. Теория доменных стенок в упорядоченных средах / А. Хуберт.- М.: Мир. 1977. - 306 с.

128. Middelhoek S. Domain walls in thin Ni-Fe films J. Appl. Phys.- 1963. V. 34. -P. 1054-1059.

129. La Bonte A.E. Two-dimensional Bloch-type domain wall in ferromagnetic films / A.E. La Bonte // J. Appl. Phys. 1969. - V. 40. - P. 2450.

130. Kersten M. Probleme der technischen Magnetisierungskurve / M. Kersten. -Berlin. 1938.

131. Kersten M, Z. angew. Phys. 1956. - V. 7. - P. 313.

132. Kersten M, Z. angew. Phys. 1956. - V. 8. - P. 382, 496.

133. Кондорский Е.И. Физический журнал. 1937. - № 11. - С. 597.

134. Squire Р.Т. AE-effect in oblianely field annealed Metglass 2605 SC / P.T. Squire, M.R.G. Gibs // IEEE Tran. Magn. 1989. -V. 25. - N. 5. - P. 36143616.

135. Виноградов О.А. Елоховские границы с чередующейся полярностью в тонких ферромагнитных пленках / О.А. Виноградов // Известия академии наук СССР. 1965. - Т. XXIX. - №4. - С. 702-705.

136. Гаврилюк А.В. Влияние магнитостатического взаимодействия на процессы перемагничивания тонких ферромагнитных пленок / А.В. Гаврилюк, Н.П. Ковалева, А.Н. Носков // В сборнике "Физика магнитных материалов". Иркутск.: Изд-во ИГПИ. 1995. - С. 120-123.

137. Ковалева Н.П. Влияние геометрических параметров дискретного слоя на поле старта доменных границ в магнитостатически связанных пленках /

138. А.В. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Тезисы докладов 15-ой Всероссийской школы-семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники» М.: МГУ. 1996.- С.69.

139. Внукова Т.Д. Структура и удельная плотность сплавов системы Co-W / Т.Д. Внукова, Н.Ф. Воронина, Н.В. Зайцева, В.В. Омельяненко, Шматко О.А. // ФММ. 2003. - Т. 96. - №1. - С. 82-87.

140. Вонсовский С.В. Магнетизм / B.C. Вонсовский.- М.: Наука.- 1971.- 1032 с.

141. Гаврилюк А.В. Способ изготовления магнитных пленок / А.В. Гаврилюк, Н.П. Ковалева // Патент РФ на изобретение № 2060567, кл. 6 Н 01 F 10/08, 41/14. 1996.

142. Malytin V.J. Structure and Magnetic Properties of Ni-Fe-Со/ V.J. Malytin // Phys. Stat. sol. (a).- 1981.- T. 65.- № 45.- P. 45-52.

143. Гаврилюк А.В. Способ получения магнитостатически связанных пленок / А.В. Гаврилюк, Б.В. Гаврилюк, О.В. Кошкина // Авторское свидетельство СССР № 1822504, кл. Н 01F 10/06, 10/08.- 1991.

144. Ковалева Н.П. Расчет магнитостатических полей рассеяния от планарных магнитных аппликаций / Н.П. Ковалева // В сборнике трудов XXI Международной конференции «Новое в магнетизме и магнитных материалах». Москва. - 2009. - С. 882-884.

145. ICovaleva N.P. Modeling of stray fields of magnetic discrete elements / N.P. Kovaleva // Abstracts of Intenational Conference "Functional Materials". -Ucraine, Crimea, Partenit. 2009. - P. 100.

146. Vishnevskii V. High-Coercive Garnet Films for Imaging of Magnetic Recordings / V.Vishnevskii, A. Nesterulc, A. Nedviga, S. Dubinko, A. Prokopov // Sensor Letters.- 2007.- V. 5.- N. 1.- 29-34.