Влияние слабой адсорбции на процессы перемагничивания аморфных ферромагнетиков тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Физический факультет

На правах рукописи

ФЕДУЛОВА Татьяна Сергеевна

ВЛИЯНИЕ СЛАБОЙ АДСОРБЦИИ НА ПРОЦЕССЫ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЯ АМОРФНЫХ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ

Специальность 01.04.11 - физика магнитных явлений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва, 2005

г

Работа выполнена на кафедре магнетизма физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель

доктор физико-математических наук, профессор В. Е. Зубов

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Г. С. Плотников кандидат физико-математических наук, доцент А. С. Таблин

Ведущая организация

Физико-технический институт Уральского отделения РАН, г. Ижевск

Защита состоится " 17 " февраля 2005 года в 16-30 часов на заседании диссертационного совета К 501.001.02 физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова по адресу: 119992 ГСП-2, г. Москва, Ленинские горы, МТУ, физический факультет, аудитория ЮФА .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.

Автореферат разослан "_17_" января 2005 года.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета К 501.001.02,

кандидат физико-математических наук И. А. Никанорова

Актуальность темы

Исследование влияния поверхности на магнитные свойства ферромагнетиков активно ведется в течение последних десятилетий. С фундаментальной точки зрения приповерхностная область магнетиков представляет интерес как объект пониженной размерности. В области практических приложений в настоящее время доминирует тенденция к миниатюризации электронных устройств, в частности устройств магнитной электроники. А это, в свою очередь, неизбежно приводит к повышению относительного влияния приповерхностных слоев магнитных элементов на работу устройств в целом, вплоть до того, что их вклад становится определяющим.

Происходящие при внешних воздействиях атомные, ионные и электронные процессы в граничных фазах твердых тел могут существенно влиять на функционирование различных систем микро-, опто- и акустоэлектроники. Одним из наиболее эффективных внешних воздействий на поверхность является адсорбция. Как правило, энергия связи молекул с поверхностью при химической адсорбции велика, и возврат к исходному состоянию может быть осуществлен лишь с помощью жесткого воздействия: например, очистки с помощью каталитических реакций, ионного травления, термической десорбции при высоких температурах, зачастую превышающих температуру плавления металла. В ряде случаев, например для тонких магнитных пленок или для аморфных ферромагнетиков, такое воздействие неизбежно изменяет структурные и магнитные характеристики материала. В отличие от химической адсорбции, слабая адсорбция, протекающая по механизму образования водородных связей, часто обратима при комнатной температуре или небольшом (на несколько десятков градусов Цельсия) нагреве, что позволяет вернуться к исходной поверхности, и, следовательно, получить

повторяемые экспериментальные результаты на одной и той же поверхности исследуемого образца.

С фундаментальной точки зрения представляет интерес исследование влияния адсорбции молекул воды и органических веществ, протекающей по механизму образования водородных связей, на свойства ферромагнитного материала, выяснение механизмов такого влияния и степени его воздействия на магнитные свойства ферромагнетика. Влияние внешней среды, а именно воздействие слабой адсорбции на магнитные свойства ферромагнетиков - практически неизученная область в физике магнитных явлений. В то же время, вода и органические вещества неизбежно присутствуют в окружающей атмосфере, контактируя и взаимодействуя с поверхностью ферромагнетиков.

С практической точки зрения интерес представляет изучение реальной поверхности ферромагнетиков, которая образуется в результате пребывания образца на воздухе. Атомные и электронные процессы на реальных поверхностях во многих случаях определяют функционирование миниатюризированных устройств магнитной электроники: магниторезистивных головок считывания, тонкопленочных магниторезистивных датчиков магнитного поля и многих других элементов современной техники. Для магнитной записи с увеличением плотности записи и снижением толщины рабочего слоя магнитной головки и носителя резко возрастает влияние приповерхностного слоя ферромагнетика. Наличие адсорбционного слоя на реальной поверхности магнитной ленты или магнитной головки может существенно ухудшить характеристики магнитной записи и воспроизведения. Для тонкопленочных элементов изменение свойств поверхностной области может оказаться эквивалентным изменению свойств всего элемента. Так как в настоящее время все большее количество ферромагнитных микроэлектронных устройств изготавливаются совместно с

полупроводниковыми схемами управления на одной подложке, то нестабильная работа одного элемента может стать причиной неработоспособности всей интегральной схемы. Поэтому решение проблемы выяснения механизмов влияния слабой адсорбции на поверхностные магнитные свойства явится ключом к управлению статическими и динамическими магнитными свойствами ферромагнетиков с помощью обратимой адсорбции. Цель работы

Целью данной работы было изучить влияние слабой адсорбции, не затрагивающей химической модификации поверхности, на магнитные свойства магнитомягкого ферромагнетика. Предполагалось, что такие данные:

выявят влияние адсорбционных процессов на свойства магнитомягкого ферромагнетика;

позволят выяснить механизмы влияния слабой адсорбции на магнитные свойства ферромагнитного материала; дадут новую информацию, которую можно будет использовать для управления свойствами магнитомягких ферромагнитных материалов, а также для стабилизации работы конкретных технических устройств магнитной микроэлектроники в условиях их взаимодействия с окружающей средой, то есть для поиска способов пассивации поверхности ферромагнетика. Научная новизна

1. Впервые проведены экспериментальные исследования влияния слабой адсорбции различных газов (паров воды, метилового и гептилового спиртов), протекающей по механизму образования водородных связей, на процессы перемагничивания магнитомягких аморфных ферромагнетиков на основе железа.

2. Обнаружено, что под действием адсорбции молекул воды и метилового спирта релаксационная частота доменной границы в несколько раз уменьшается. Эффект полностью обратим при комнатной температуре.

3. Впервые установлено, что под действием адсорбции молекул воды и метилового спирта уменьшается начальная статическая восприимчивость аморфных ферромагнетиков. Эффект также полностью обратим при комнатной температуре.

4. Впервые исследовано влияние адсорбции гептилового спирта на магнитомягкие аморфные ферромагнетики. Обнаружено, что адсорбция молекул гептилового спирта на поверхности образцов не изменяет релаксационную частоту доменной границы и начальную статическую магнитную восприимчивость аморфных ферромагнетиков. Однако, адсорбированные молекулы гептилового спирта блокируют действие на эти свойства молекул метанола.

5. Предложена модель, объясняющая обнаруженные эффекты влияния слабой адсорбции, протекающей по механизму образования водородных связей, на процессы перемагничивания магнитомягких аморфных ферромагнетиков.

Практическая значимость

Практическую ценность представляет обнаружение влияния слабой адсорбции на магнитные свойства магнитомягких материалов, а также построение модели, объясняющей обнаруженные эффекты. Эти результаты могут быть использованы при определении направления совершенствования технологий изготовления магнитомягких ферромагнитных материалов.

Понимание механизмов влияния слабой адсорбции на процессы перемагничивания магнитомягких ферромагнитных материалов позволяет сформулировать практические рекомендации для защиты устройств

магнитной микроэлектроники от негативного влияния окружающей среды, сопровождающегося ухудшением магнитных характеристик материала. Полученные данные также предлагают метод пассивации поверхности таких материалов с помощью адсорбции крупных молекул. Полученные результаты представляют интерес и для разработки метода диагностики качества поверхности магнитомягких ферромагнетиков на основании данных об их взаимодействии с молекулами воды и спиртов. Кроме того, полученные данные можно использовать для создания материалов с модифицированными магнитными характеристиками, используя для этого контролируемые газовые среды. Результаты, выносимые на защиту

- Результаты экспериментов, в которых обнаружен эффект торможения доменной границы магнитомягкого ферромагнетика в приповерхностной области под влиянием адсорбции молекул воды, а также метилового спирта с образованием водородных связей.

- Результаты экспериментов, в которых обнаружено уменьшение начальной статической магнитной восприимчивости магнитомягкого ферромагнетика под влиянием адсорбции с образованием водородных связей.

- Модель, объясняющая торможение доменной границы и изменение магнитной восприимчивости формированием в результате слабой адсорбции дополнительных приповерхностных магнитных дефектов, возникающей деформацией поверхности и, как следствие, появляющейся поверхностной перпендикулярной магнитной анизотропии.

- Результаты экспериментов, в которых обнаружено, что адсорбция молекул гептилового спирта блокирует поверхность магнитомягкого ферромагнетика от действия молекул метилового спирта; а также предложенный механизм обнаруженного эффекта.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались на 6 конференциях, в том числе 3 международных конференциях («Moscow International Symposium on Magnetism. Moscow. 1999», «the 3-rd European Conference on Magnetic Sensors & Actuators. Dresden. Germany. 2000», «19-th European Conference on Surface Science. Madrid. Spain. 2000», «Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники. Москва. 2000», «Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники. Москва. 2002», «Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники. Москва. 2004»)

Основное содержание работы изложено в 7 статьях в отечественных и зарубежных журналах («Surface Science», «Sensors and Actuators», «ЖТФ», «Письма в ЖЭТФ», «Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия»).

Список печатных работ приведен в конце автореферата. Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка цитируемой литературы. Полный объем работы 128 страниц, включая 40 рисунков. Библиография содержит 143 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель работы, научная новизна и практическая значимость результатов исследований; перечислены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава диссертационной работы носит обзорный характер. В ней представлены основные сведения относительно доменных границ (ДГ) в ферромагнитных материалах: рассматривается их структура в объеме и на поверхности, приводятся основные сведения о динамике доменных

границ в ферромагнитных материалах. Дается краткий обзор современного состояния аморфных магнитомягких ферромагнитных материалов: их отличительных магнитных характеристик и структурных особенностей, технологических аспектов приготовления магнитомягких аморфных материалов с заданными магнитными свойствами. Значительная часть обзора посвящена анализу имеющихся на сегодняшний день данных о взаимосвязи адсорбционных и магнитных свойств ферромагнитных материалов. Приведены современные представления о реальной поверхности. Под термином реальная поверхность твердого тела подразумевают его контактирующую с атмосферой свободную поверхность, не подвергавшуюся специальной очистке. Важно отметить, что в этих условиях все активные центры поверхности заняты хемосорбированными молекулами, и образования новых прочных химических связей с молекулами из атмосферы не происходит. На реальной поверхности обычно присутствует пленка оксида, который в свою очередь гидратирован, т.е. содержит в своем составе координационно-сорбированные молекулы воды и гидроксильные группы. Большое внимание уделено современному пониманию механизмов адсорбции на реальных поверхностях переходных металлов и их оксидах. Анализируются экспериментальные и теоретические данные влияния различных типов адсорбции на магнитные свойства ферромагнитных материалов.

Вторая глава посвящена экспериментальной методике. Приведено описание используемого в работе магнитооптического микромагнетометра; изложена схема вакуумной системы, которая была разработана специально для осуществления поставленной задачи и позволяет проводить магнитооптические измерения образцов,

находящихся в условиях вакуума или контролируемых газовых сред. Подробно описана модуляционная методика наблюдения доменных границ на поверхности образцов. Проанализированы погрешности эксперимента.

Также во второй главе рассматриваются основные характеристики исследованных образцов - аморфных ферромагнитных лент состава Ре76 5Си^Ъ3813>5Б6. Охарактеризованы особенности термовременной обработки расплава - технологического этапа приготовления образцов, играющего определяющую роль в формировании высоких магнитомягких характеристик образцов. Приведены основные характеристики исследованных материалов, в том числе наличие одиночной 180-градусной ДГ с низким коэрцитивным полем (порядка 1 А/м) и большой шириной на поверхности (около 7 мкм). Показано, что выбранные аморфные ферромагнитные образцы и методика измерений отвечают условиям поставленной задачи.

Третья глава посвящена описанию результатов экспериментов по исследованию колебаний 180° ДГ в объеме и на поверхности образцов аморфного магнитомягкого ферромагнетика состава Ре76 5Си^Ъ3813 5Б6 в вакууме и атмосфере паров воды, метилового и гептилового спиртов при комнатной температуре. На рис. 1 представлены зависимости относительной амплитуды колебаний ДГ А/Ао от частоты внешнего магнитного поля в условиях адсорбции молекул воды. Кривая 1 соответствует давлениям паров воды от 10'3 до 400 Па и характеризуется релаксационной частотой/ = 10кГц. Увеличение давления паров воды в ячейке приводит к существенному уменьшению релаксационной частоты (кривые 2 - 5), которое наблюдается в интервале давлений паров воды от 0,4 кПа до 1,3 кПа (см. рис. 2).

Рис. 1.

Зависимости относительной амплитуды колебаний ДГна поверхности образцов для различных давлений паров воды: (1) 103 - 400Па, (2) 800Па, (3) 1000Па, (4) 1200 Па, (5) 1900Па.

Рис. 2.

Зависимостьрелаксационной частоты колебаний ДГ на поверхности образцов от давления паров воды в ячейке с образцом.

Рис. 3.

Зависимость амплитуды колебаний ДГ на поверхности образцов от частотымагнитного поля: в вакууме (1) и при адсорбции метилового спирта с давлением р = 10кПа (2).

Эксперимент по изучению влияния адсорбции метилового спирта проводился аналогичным образом. Релаксационная частота доменной границы на поверхности исходного аморфного ферромагнетика в вакууме составила 13,5 кГц; напуск паров метилового спирта с давлением порядка 10 кПа привел к уменьшению релаксационной частоты до 2,6 кГц, т.е. примерно в 5 раз (см. рис. 3).

Исследование, проведенное индукционным методом, показало, что амплитуда колебаний ДГ в объеме образцов в диапазоне частот 20 Гц -20 кГц остается постоянной и не зависит от газовой среды, в которой находится образец.

Обнаруженные эффекты полностью обратимы: вакуумирование ячейки с образцом при комнатной температуре приводит к восстановлению первоначальной зависимости А ф.

Помимо уменьшения релаксационной частоты колебаний ДГ на поверхности аморфных лент, с ростом давления паров воды и метилового спирта в ячейке с образцом наблюдался обратимый эффект уменьшения амплитуды колебаний ДГ при очень малой частоте внешнего магнитного поля (см. рис. 4, 5), что в нашем случае эквивалентно уменьшению статической начальной магнитной восприимчивости всего образца. Это заключение было подтверждено прямыми измерениями смещения положения доменной границы в постоянном поле под влиянием адсорбции молекул воды и метилового спирта.

Напуск паров гептилового спирта (С7Н15ОН) в ячейку с образцом при различных давлениях вплоть до давления насыщенных паров при комнатной температуре не приводил к изменению амплитуды колебаний ДГ на поверхности при частотах перемагничивающего поля в диапазоне 20 Гц - 20 кГц. Однако напуск паров метилового спирта в ячейку с

Рис 4

Зависимость амплитуды колебаний ДГ при частоте перемагничивания 80 Гц и амплитуде 80 А/ч от давления паров воды в ячейке с образцом

Рис 5

Зависимость относительной амплитуды колебании ДГ на поверхности аморфного ферромагнетика от давления паров метилового спирта в ячейке с образцом Амплитуда магнитного поля - 300А/м частота-270Гц

образцом после того, как из нее был откачан гептиловый спирт, не влиял на магнитные свойства аморфного ферромагнетика.

Таким образом, оказалось, что адсорбция молекул гептилового спирта приводит к неожиданному результату: адсорбированные молекулы С7Н15ОН сами не изменяют магнитных свойств образца, но блокируют действие на эти свойства молекул СН3ОН.

Также в третьей главе построена модель, объясняющая наблюдаемые в настоящей работе эффекты, соответствующие образованию и разрушению слабых водородных связей между адсорбированными молекулами и гидратным покрытием реальной поверхности образца. Предполагается, что на поверхности образца существуют микропоры

размером которые при адсорбции заполняются молекулами воды

или метилового спирта, образующими в них жидкую фазу. Благодаря поверхностному натяжению в микропорах возникают микродефекты. Релаксационная частота ДГ характеризует величину силы эффективного трения, действующую на движущуюся ДГ. Движущаяся ДГ взаимодействует с флуктуациями плотности микродефектов, что и вызывает уменьшение частоты релаксации ДГ. Возникающие микродефекты также вызывают возникновение поверхностной магнитной анизотропии в аморфном ферромагнетике. Если легкая ось поверхностной магнитной анизотропии ориентирована перпендикулярно поверхности, то это в свою очередь приведет к появлению нормальной составляющей намагниченности на поверхности образца, причем знаки нормальной составляющей намагниченности в доменах будут разными и, следовательно, будут иметь разные знаки эффективные магнитные заряды на поверхности. Возникающее магнитное поле рассеяния увеличит эффективную возвращающую силу, действующую на ДГ при ее смещении из положения равновесия в магнитном поле. Следовательно, статическая начальная магнитная восприимчивость образца уменьшится. Принципиально иное поведение образцов при адсорбции гептилового спирта объясняется тем, что размер его молекул в несколько раз превышает размеры молекул метилового спирта и воды, что не позволяет гептиловому спирту адсорбироваться в микропорах с образованием жидкой фазы, и не появляется механическое напряжение за счет поверхностного натяжения вогнутой поверхности жидкости. Следовательно, не возникают и поверхностные магнитные микродефекты.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в ходе выполнения настоящей диссертационной работы:

1. Проведены экспериментальные исследования колебаний 180° ДГ в объеме и на поверхности образцов аморфного магнитомягкого

ферромагнетика состава Ре76 5Си1КЪ38113 5В6 в вакууме, атмосфере паров воды, а также метилового и гептилового спиртов.

2. Обнаружен эффект быстрого уменьшения амплитуды колебаний 180° ДГ в приповерхностной области аморфного ферромагнетика состава Ре76 5Си^Ъ38113 5В6 в вакууме по сравнению с объемом при возрастании частоты перемагничивающего поля. Наблюдаемый эффект объяснен взаимодействием ДГ с макродефектами на поверхности образца и возникновением вследствие этого нестационарного хаотического движения приповерхностной части ДГ, сопровождающегося усилением торможения ДГ в приповерхностной области.

3. Обнаружено обратимое влияние слабой адсорбции, протекающей по механизму образования водородных связей, на движение 180 ДГ в приповерхностной области аморфного ферромагнетика состава Ре76 5Си^Ъ3813 5В6: при адсорбции молекул воды и метилового спирта наблюдалось уменьшение релаксационной частоты ДГ в 2,5 и в 5 раз, соответственно.

4. Обнаружено обратимое влияние слабой адсорбции, протекающей по механизму образования водородных связей, на начальную статическую магнитную восприимчивость аморфных ферромагнитных образцов: при адсорбции молекул воды и метилового спирта она уменьшалась в 3,5 и в 2 раза, соответственно.

5. Показано, что влияние слабой адсорбции одноатомных спиртов на магнитные свойства магнитомягкого аморфного ферромагнетика существенно зависит от размера адсорбируемых молекул. Адсорбция молекул гептилового спирта, размер которых в несколько раз больше, чем размер молекулы метилового спирта, не приводит к изменению магнитных свойств ферромагнетика.

6. Для объяснения наблюдаемых эффектов предложена модель, предполагающая наличие на поверхности ферромагнетика микропор размером ~ 20 А. Молекулы воды или метанола образуют жидкую фазу при заполнении таких пор, вследствие этого возникает поверхностное натяжение, и образуются магнитные микродефекты. Магнитные микродефекты тормозят движущуюся ДГ. что объясняет уменьшение релаксационной частоты ДГ на поверхности образцов.

7. Предложенная модель развита с целью объяснения наблюдаемого эффекта уменьшения начальной статической магнитной восприимчивости. Поверхностное натяжение в микропорах, покрывающих поверхность ферромагнетика, обусловливает возникновение механического напряжения в приповерхностном слое, которое благодаря магнитострикции приводит к появлению перпендикулярной поверхностной магнитной анизотропии. В свою очередь перпендикулярная магнитная анизотропия увеличивает возвращающую силу, действующую на ДГ, что и объясняет уменьшение магнитной восприимчивости. Размеры молекул гептилового спирта сравнимы с размерами микропор, поэтому их адсорбция не приводит к плотному заполнению микропор, и, в результате, влияние адсорбции гептилового спирта на магнитные свойства аморфного ферромагнетика отсутствует.

Публикации по теме диссертации:

1. Zubov V. Е., Kudakov A. D., Tsepelev V. S., Sheftel E. N., Fedulova Т. S., Zakharova A. Yu., Shmakova К. Yu. Local magnetooptical investigation of improved amorphous ribbons FeCuNbSiB // Proceedings of the Moscow International Symposium on Magnetism. 1999. P.2. p. 317-319.

2. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С. Особенности перемагничивания аморфного ферромагнетика при

адсорбции молекул воды // Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники. Сборник трудов XVII международной школы-семинара. Москва. 2000. с. 713-716.

3. Zubov V. Е., Kudakov A. D., Levshin N. L., Fedulova T. S. The influence of adsorption of water molecules on magnetic susceptibility of amorphous ferromagnets // Proceedings ofthe 3-rd European Conference on Magnetic Sensors & Actuators. Dresden. Germany. 2000.

4. Zubov V. E., Kudakov A. D., Levshin N. L, Fedulova T. S. The influence of reversible adsorption of water molecules on the domain wall dynamics in amorphous ferromagnets // Abstracts of 19-th European Conference on Surface Science. Madrid. Spain. 2000.

5. Зубов В. Е., Кулаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С. Влияние термовакуумной обработки на динамику доменной границы в аморфном ферромагнетике при слабой адсорбции // «Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники». Сборник трудов XIII международной школы-семинара. 2002. с. 246-248.

6. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С. Влияние адсорбции метилового спирта на статистическую и динамическую магнитную восприимчивость аморфного ферромагнетика // Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники». Сборник трудов XIV международной школы-семинара. 2004. с. 203-205.

7. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Федулова Т. С. Аномальное поверхностное торможение доменной границы в аморфном ферромагнетике // Письма в ЖЭТФ. том 71. вып.1. 2000. с. 34-37.

8. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С. Влияние слабосорбированных молекул воды на динамику доменной границы в аморфном ферромагнетике // Письма в ЖЭТФ. том 72. вып.4. 2000. с. 289-293.

9. Zubov V. E., Kudakov A. D., Levshin N.L., Fedulova T.S. The influence of adsorption of water molecules on magnetic susceptibility of amorphous ferromagnets // Sensors and Actuators. A91. 2001. p. 214217.

10. Zubov V. E., Kudakov A. D., Levshin N. L., Fedulova T. S. The influence of reversible adsorption of water molecules on the domain wall dynamics in amorphous ferromagnets // Surface Science. V.482-485. 2001. p. 330-334.

11. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С, Зайцева А. В., Цепелев В. С. Торможение доменной границы ферромагнетика дефектами, образованными в процессе слабой адсорбции молекул воды // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2002. №2. с. 52-57.

12. Зубов В. Е., Кулаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С. Изменение динамики доменной границы в аморфном ферромагнетике при адсорбции молекул метанола // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2004. №4. с. 49-51.

13. Зубов В. Е., Кулаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С. Влияние обратимой адсорбции метилового спирта на процесс перемагничивания ферромагнетика // Письма в ЖТФ. т.75. вып.1. 2005. с. 134-136.

ООП Физ ф-та МГУ Заказ 2-80-05

Of w

Введение

Глава I Обзор литературы

1.1 Доменные границы в ферромагнетиках

1.1.1 Структура доменных границ в ферромагнетиках

1.1.2 Ширина ДГ

1.1.3 Динамика ДГ в ферромагнетике и коэрцитивная 20 сила

1.2 Современное состояние аморфных магнитомягких 24 ферромагнитных материалов

1.3 Адсорбционные процессы и их влияние на 29 магнитные свойства ферромагнитных материалов

1.3.1 Реальная поверхность, механизмы адсорбции на реальной поверхности переходных металлов и их оксидов

1.3.2 Влияние различных типов адсорбции молекул 35 на магнитные свойства твердого тела

Выводы

Глава II Методика измерений и образцы

2.1 Магнитооптический микромагнетометр с рабочим 51 диапазоном частот 20 Гц — 30 МГц

2.2 Погрешности МОММ

2.3 Методика исследования доменных границ и их 59 динамики

2.4 Вакуумная система

2.5 Образцы 68 Выводы

Глава III Исследование процессов перемагничивання в магнитомягком аморфном ферромагнетике в атмосфере паров воды, метилового и гептилового спиртов

3.1 Изменение динамики ДГ на поверхности 75 аморфного ферромагнетика при адсорбции молекул воды и метилового спирта

3.2 Изменение начальной статической магнитной 82 восприимчивости аморфного ферромагнетика под влиянием адсорбции молекул воды и метанола

3.3 Исследование процессов перемагничивання 92 аморфного магнитомягкого ферромагнетика под влиянием адсорбции молекул гептилового спирта

3.4 Модель формирования поверхностных дефектов 94 при слабой адсорбции, протекающей по механизму образования водородных связей

Исследование влияния поверхности на магнитные свойства ферромагнетиков активно ведется в течение последних десятилетий. С фундаментальной точки зрения приповерхностная область магнетиков представляет интерес как объект пониженной размерности. В области практических приложений в настоящее время доминирует тенденция к миниатюризации электронных устройств, в частности устройств магнитной электроники. А это, в свою очередь, неизбежно приводит к повышению относительного влияния приповерхностных слоев магнитных элементов на работу устройств в целом, вплоть до того, что их вклад становится определяющим.

Происходящие при внешних воздействиях атомные, ионные и электронные процессы в граничных фазах твердых тел могут существенно влиять на функционирование различных систем микро-, опто- и акустоэлектроники. Одним из наиболее эффективных внешних воздействий на поверхность является адсорбция. Дефекты, вызванные химическим загрязнением поверхности, оказывают существенное влияние на движение доменных границ в магнетиках, также, как и структурные дефекты, обусловленные микрорельефом поверхности. Однако энергия связи молекул с поверхностью при химической адсорбции велика, и возврат к исходному состоянию может быть осуществлен лишь с помощью жесткого воздействия: например, очистки с помощью каталитических реакций, ионного травления, термической десорбции при высоких температурах, зачастую превышающих температуру плавления металла. В ряде случаев, например для тонких магнитных пленок или для аморфных ферромагнетиков, такое воздействие неизбежно изменяет структурные и магнитные характеристики материала. Например, значительный нагрев может привести к существенному изменению структуры поверхности за счет испарения атомов металла и явления рекристаллизации; ионное травление приводит к появлению на поверхности образца физических неоднородностей вплоть до образования поликристаллического слоя на поверхности монокристаллического образца, и т.д. Таким образом, очистка поверхности от химического загрязнения фактически приводит к тому, что мы каждый раз имеем дело с новым образцом, и проведение повторяющейся серии экспериментов на одном и том же образце становится невозможным. В отличие от химической адсорбции, слабая адсорбция, протекающая по механизму образования водородных связей, часто обратима при комнатной температуре или небольшом (на несколько десятков градусов Цельсия) нагреве, что позволяет вернуться к исходной поверхности, и, следовательно, получить повторяемые экспериментальные результаты на одной и той же поверхности исследуемого образца.

Особый интерес в области практических приложений представляет изучение реальной поверхности ферромагнетиков, которая образуется в результате пребывания образца на воздухе. Атомные и электронные процессы на реальных поверхностях во многих случаях определяют функционирование миниатюризированных устройств магнитной электроники: магниторезистивных головок считывания, тонкопленочных магниторезистивных датчиков магнитного поля, микротрансформаторов, интегральных схем переработки информации и многих других элементов современной техники. Для магнитной записи с увеличением плотности записи и снижением толщины рабочего слоя магнитной головки и носителя резко возрастает влияние приповерхностного слоя ферромагнетика. Наличие адсорбционного слоя на реальной поверхности магнитной ленты или магнитной головки может увеличить «неконтакт» (расстояние между головкой и носителем) и существенно ухудшить характеристики магнитной записи и воспроизведения. Для тонкопленочных элементов изменение свойств поверхностной области может оказаться эквивалентным изменению свойств всего элемента. Так как в настоящее время все большее количество ферромагнитных микроэлектронных устройств изготавливаются совместно с полупроводниковыми схемами управления на одной подложке, то нестабильная работа одного элемента может стать причиной неработоспособности всей интегральной схемы.

Актуальность темы

С фундаментальной точки зрения представляет интерес исследование влияния адсорбции молекул воды и органических веществ, протекающей по механизму образования водородных связей, на свойства ферромагнитного материала, выяснение механизмов такого влияния и степени его воздействия на магнитные свойства ферромагнетика. Влияние внешней среды, а именно воздействие слабой адсорбции на магнитные свойства ферромагнетиков - практически неизученная область в физике магнитных явлений. В то же время, вода и органические вещества неизбежно присутствуют в окружающей среде, контактируя и взаимодействуя с поверхностью ферромагнетиков.

С практической точки зрения изучение функционирования ферромагнитных элементов в условиях их адсорбционного взаимодействия с молекулами органических веществ из окружающей среды позволит предотвратить непредсказуемое поведение таких интегральных устройств и определить условия их надежной эксплуатации. Решение проблемы выяснения механизмов влияния слабой адсорбции на поверхностные магнитные свойства явится ключом к управлению статическими и динамическими магнитными свойствами ферромагнетиков с помощью обратимой адсорбции.

Цель работы

Целью данной работы было изучить влияние слабой адсорбции, не затрагивающей химической модификации поверхности, на магнитные свойства магнитомягкого ферромагнетика. Предполагалось, что такие данные: выявят влияние адсорбционных процессов на свойства магнитомягкого ферромагнетика; позволят выяснить механизмы влияния слабой адсорбции на магнитные свойства ферромагнитного материала; дадут новую информацию, которую можно будет использовать для управления свойствами магнитомягких ферромагнитных материалов, а также для стабилизации работы конкретных технических устройств магнитной микроэлектроники в условиях их взаимодействия с окружающей средой, то есть для поиска способов пассивации поверхности ферромагнетика. Научная новизна

1. Впервые проведены экспериментальные исследования влияния слабой адсорбции различных газов (паров воды, метилового и гептилового спиртов), протекающей по механизму образования водородных связей, на процессы перемагничивання магнитомягких аморфных ферромагнетиков на основе железа.

2. Обнаружено, что под действием адсорбции молекул воды и метилового спирта релаксационная частота доменной границы в несколько раз уменьшается. Эффект полностью обратим при комнатной температуре.

3. Впервые установлено, что под действием адсорбции молекул воды и метилового спирта уменьшается начальная статическая восприимчивость аморфных ферромагнетиков. Эффект также полностью обратим при комнатной температуре.

4. Впервые исследовано влияние адсорбции гептилового спирта на магнитомягкие аморфные ферромагнетики. Обнаружено, что адсорбция молекул гептилового спирта на поверхности образцов не ш 8 изменяет релаксационную частоту доменной границы и начальную статическую магнитную восприимчивость аморфных ферромагнетиков. Однако, адсорбированные молекулы гептилового спирта блокируют действие на эти свойства молекул метанола. 5. Предложена модель, объясняющая обнаруженные эффекты влияния слабой адсорбции, протекающей по механизму образования водородных связей, на процессы перемагничивания магнитомягких аморфных ферромагнетиков. Практическая значимость

Практическую ценность представляет обнаружение влияния слабой адсорбции на магнитные свойства магнитомягких материалов, а также построение модели, объясняющей обнаруженные эффекты. Эти результаты могут быть использованы при определении направления совершенствования технологий изготовления магнитомягких ферромагнитных материалов.

Понимание механизмов влияния слабой адсорбции на процессы перемагничивания магнитомягких ферромагнитных материалов позволяет сформулировать практические рекомендации для защиты устройств магнитной микроэлектроники от негативного влияния окружающей среды, сопровождающегося ухудшением магнитных характеристик материала. Полученные данные также предлагают метод пассивации поверхности таких материалов с помощью адсорбции крупных молекул. Полученные результаты представляют интерес и для разработки метода диагностики качества поверхности магнитомягких ферромагнетиков на основании данных об их взаимодействии с молекулами воды и спиртов. Кроме того, полученные данные можно использовать для создания материалов с модифицированными магнитными характеристиками, используя для этого контролируемые газовые среды.

Результаты, выносимые на защиту

- Результаты экспериментов, в которых обнаружен эффект торможения доменной границы магнитомягкого ферромагнетика в приповерхностной области под влиянием адсорбции молекул воды, а также метилового спирта с образованием водородных связей.

- Результаты экспериментов, в которых обнаружено уменьшение начальной статической магнитной восприимчивости магнитомягкого ферромагнетика под влиянием адсорбции с образованием водородных связей.

- Модель, объясняющая торможение доменной границы и изменение магнитной восприимчивости формированием в результате слабой адсорбции дополнительных приповерхностных магнитных дефектов, возникающей деформацией поверхности и, как следствие, появляющейся поверхностной перпендикулярной магнитной анизотропии.

- Результаты экспериментов, в которых обнаружено, что адсорбция молекул гептилового спирта блокирует поверхность магнитомягкого ферромагнетика от действия молекул метилового спирта; а также предложенный механизм обнаруженного эффекта.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка цитируемой литературы. Полный объем работы 128 страниц, включая 40 рисунков. Библиография содержит 143 наименования. Апробация работы

Основные результаты и выводы работы состоят в следующем:

1. Проведены экспериментальные исследования колебаний 180° ДГ в объеме и на поверхности образцов аморфного магнитомягкого ферромагнетика состава Fey^CuiNbjSio^Be в вакууме, атмосфере паров воды, а также метилового и гептилового спиртов.

2. Обнаружен эффект быстрого уменьшения амплитуды колебаний 180° ДГ в приповерхностной области аморфного ферромагнетика состава Fe76,5Cu1Nb3Sii3>5B6 в вакууме по сравнению с объемом при возрастании частоты перемагничивающего поля. Наблюдаемый эффект объяснен взаимодействием ДГ с макродефектами на поверхности образца и возникновением вследствие этого нестационарного хаотического движения приповерхностной части ДГ, сопровождающегося усилением торможения ДГ в приповерхностной области.

3. Обнаружено обратимое влияние слабой адсорбции молекул воды и метилового спирта, протекающей по механизму образования водородных связей, на движение 180° ДГ в приповерхностной области аморфного ферромагнетика состава Fey^sCuiNbjSin^B^ при адсорбции молекул воды и метилового спирта наблюдалось уменьшение релаксационной частоты ДГ в 2,5 и 5 раз, соответственно.

4. Обнаружено обратимое влияние слабой адсорбции молекул воды и метилового спирта на начальную статическую восприимчивость аморфных ферромагнитных образцов: при адсорбции молекул воды и метилового спирта она уменьшалась в 3,5 и в 2 раза, соответственно.

5. Показано, что влияние слабой адсорбции одноатомных спиртов на магнитные свойства магнитомягкого аморфного ферромагнетика существенно зависит от размера адсорбируемых молекул. Адсорбция молекул гептилового спирта, размер которых в несколько раз больше, чем размер молекул метилового спирта, не приводит к изменению магнитных свойств ферромагнетика.

6. Для объяснения наблюдаемых эффектов предложена модель, предполагающая наличие на поверхности ферромагнетика микропор размером ~ 20 А. Молекулы воды или метанола образуют жидкую фазу при заполнении таких пор, вследствие этого возникает поверхностное натяжение, и образуются магнитные микродефекты. Магнитные микродефекты тормозят движущуюся ДГ, что объясняет уменьшение релаксационной частоты ДГ на поверхности образцов.

7. Предложенная модель развита с целью объяснения наблюдаемого эффекта уменьшения начальной статической магнитной восприимчивости. Поверхностное натяжение в микропорах, покрывающих поверхность ферромагнетика, обусловливает возникновение механического напряжения в приповерхностном слое, которое благодаря магнитострикции приводит к появлению перпендикулярной поверхностной магнитной анизотропии. В свою очередь перпендикулярная магнитная анизотропия увеличивает возвращающую силу, действующую на ДГ, что и объясняет уменьшение магнитной восприимчивости. Размеры молекул гептилового спирта сравнимы с размерами микропор, поэтому их адсорбция не приводит к плотному заполнению микропор, и, в результате, влияние адсорбции гептилового спирта на магнитные свойства аморфного ферромагнетика отсутствует.

В заключение считаю своей приятной обязанностью выразить глубокую и искреннюю благодарность своему научному руководителю профессору Зубову Виктору Евгеньевичу за предоставление интересной темы диссертации, чуткое руководство, постоянное внимание и поддержку, неоценимую профессиональную школу; Кудакову Андрею Дмитриевичу и Левшину Николаю Леонидовичу за незаменимую помощь в экспериментальных исследованиях и обсуждении экспериментальных результатов; Цепелеву В. С. (У ГПУ) за предоставление экспериментальных образцов; всем сотрудникам кафедры магнетизма за дружескую атмосферу, способствовавшую выполнению данной работы.

Заключение

1. Bloch F. Zur theorie des austauschproblems und der remanenzerscheinung der ferromagnetica // Z. Physik, 1932, Bd.74, №12. s. 295-335.

2. Sixtus K. J., Tonks L. Propagation of large Barkhausen discontinuities // Phys. Rev., 1931, v.37, p. 930 958.

3. Кринчик Г. С. Физика магнитных явлений. М: Изд-во Моск. Ун-та, 1985,336 с.

4. Вонсовский С. В. Магнетизм. М: Наука, 1971, 1032 с.

5. Хуберт А. Теория доменных стенок в упорядоченных средах. М: Мир, 1977,306 с.

6. Lilley В. A. Energies and widths of domain boundaries in ferromagnetics // Phil. Mag., 1950, v.41, p. 792 813.

7. Landau L., Lifshitz E. On the theory of the dispersion of magnetic permeability in ferromagnetic bodies // Phys. Z. Sovjet, 1935, Bd.8, №1, s. 153-169. Перевод: Ландау Л. Д. Собрание трудов. М.: Наука, 1969, т. 1, с. 128.

8. Праттон М. Тонкие ферромагнитные пленки. Л.: Судостроение, 1967, 266 с.

9. Суху Р. Магнитные тонкие пленки. М.: Мир, 1967, 266 с.

10. Neel L. Energie des parois de Blochdan les couches minces // Сотр. Rend., 1955, v.241, №6, p. 533 536.

11. Suzuki T. Asymmetric 180° Bloch walls in Fe single crystal films // Jap.J.Appl.Phys., 1978, v. 17, № 1. p. 141 148.

12. Кринчик Г. С., Бенидзе О. М. Магнитооптическое исследование магнитных структур при микронном разрешении // ЖЭТФ, 1974, т.67, № 6, с. 2180-2194.

13. Oepen H. P., Kirschner J. Imaging of magnetic microstructures at surfaces // J. Phys, 1988, v.49, №12, c.8, p. 1853 1857.

14. Scheinfein M. R., Unguris J., Celotta R. J., Pierce D. T. Influence of the surface on magnetic domain-wall microstructure // Phys. Rev. Lett., 1989, v.63, №6, p. 668-671.

15. Hubert A., Schafer R. Magnetic domains: the analysis of magnetic microstructures. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1998, 696 p.

16. Schafer R. Domains in 'extremely' soft magnetic materials // J. Magn. Magn. Mat., 2000, v.215-216, p. 652-663.

17. Zubov V., Kudakov A., Fedulova Т., Uhov E., et al. Giant domain walls in Co-based amorphous alloy. Abstracts of "Soft Magnetic Materials 16", Dusseldorf, Germany, 2003, sept. 9-12, T4-56.

18. Зубов В. E., Кудаков А. Д., Цепелев В. С. Гигантские доменные границы в ферромагнетике // Письма в ЖЭТФ, 1999, т.70, вып.8, с. 528-530.

19. Jakubovics J. P. Comments on the definition of ferromagnetic domain wall width // Phil. Mag. B, 1978, v.38, p. 401 406.

20. Humphrey F. В., Redjdal M. Domain wall structure in bulk magnetic material // J. Magn. Magn. Mat., 1994, v. 133, p. 11 15.

21. Филиппов Б. H., Танкеев А. П. Динамические эффекты в ферромагнетиках с доменной структурой. М: Наука, 1987, 214 с.

22. Шур Я. С., Зайкова В. А., Хан Е. Б. Доменная структура монокристаллов кремнистого железа в переменном магнитном поле // ФММ, 1970, т.29, вып.4, с. 770-776.

23. Overshott К. J., Thompson J. Е. Magnetic properties of grain-oriented silicon-iron. Basic experiments on the nature of the anomalous loss using an individual grain // Proc. IEEE, 1968, v.l 15, №12, p.1840-1852.

24. Есина H. К., Тиунов В. Ф., Зайкова В. А. О связи динамики доменной структуры и электромагнитных потерь с состояниемкристаллической решетки кристаллов Fe 3% Si // ФММ, 1982, т.53, вып.2. с. 281-284.

25. Celasco М., Masoero A., Mazzetti P., Stepanescu A. Experimental study of В loch wall bowing anomaly due to wall surface pinning // IEEE Trans. Magn., 1986, v.MAG-22, № 5, p. 502 504.

26. Зубов В. E., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Пилипенко В. В. Влияние адсорбционно-десорбционнных процессов на динамику доменных границ в монокристаллах железа // Письма в ЖТФ, 1994, т.20, вып. 11, с. 69-73.

27. Zubov V. Е., Kudakov A. D., Levshin N. L., Pilipenko V. V. Anomalous influence of physical adsorption on the magnetic properties of iron single crystals // J. Magn. Magn. Mat., 1996, v. 160, p. 19 20.

28. Зубов В. E., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Поляков П. А. Механизмы поверхностной диссипации энергии в движущейся доменной границе в монокристаллах железа // Вестник Московского университета. Серия. 3. Физика. Астрономия, 2000, №1. с. 43-45.

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

30. Эшенфельдер А. Физика и техника цилиндрических магнитных доменов. М.: Мир, 1983, 496 с.

31. О'Делл Т. Ферромагнитодинамика. М.: Мир, 1983, 253 с.

32. Pardavi-Horvath М. Coercivity of epitaxial magnetic garnet crystals // IEEE Trans. Magn., 1985, v.21, №5, p. 1694-1699.

33. Григоренко A. H., Мишин С. А., Рудашевский E. Г. Магнитные микродефекты в «бездефектных» феррит-гранатовых пленках // ФТТ, 1988, т.ЗО, № 10, с. 2948 2954.

34. Губанов А. И. Квазиклассическая теория аморфных ферромагнетиков // ФТТ, 1960, №2, с. 502-505.

35. Duwez P., Lin S. С. Н. Amorphous ferromagnetic phase in iron-carbon-phosphorus alloys // J. Appl. Phys., 1967, v.38, p. 4096-4097.

36. Хандрик К., Кобе С. Аморфные ферро- и ферримагнетики. Москва: Мир, 1982, 296 с.

37. Inoue A., Makino A., Mazushima Т. Ferromagnetic bulk glassy alloys // JMMM, 2000, v.215-216, p. 246-252.

38. Hasegawa R. Present status of amorphous soft magnetic alloys // J. Magn. Magn. Mat., 2000, v.215-216, p. 240-245.

39. Inoue A., Zhang Т., Koshiba H., Itoi T. Synthesis and properties of ferromagnetic bulk amorphous alloys // Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 1999, v.554, p. 251-262.

40. Золотухин И. В. Физические свойства аморфных металлических материалов. Москва: Металлургия, 1986, 176 с.

41. Цепелев В. С., Баум Б. А., Кулешов Б. М., Третьякова Е. Е., и др. Оптимизация подготовки расплава перед аморфизацией // Сталь,1993, №12, с. 54-59.

42. Стародубцев Ю. Н., Сон Л. Д., Цепелев В. С., Тягунов Г. В., и др. Влияние температуры нагрева расплава на механические и магнитные свойства аморфной ленты // Расплавы, 1992, №4, с. 7679.

43. Panina L. V., Mohri К., Bushida К., Noda М. Giant magneto-impedance and magneto-inductive effects in amorphous alloys // J. Appl. Phys.,1994, v.76 №10, p. 6198-6203.

44. Panina L. V., Mohri K., Uchiyama T. Giant magneto-impedance (GMI) in amorphous wire, single layer film and sandwich film // Physica A, 1997, v.241, p. 429-438.

45. Li D., Zhou S., Lu Z., Zhang H., et al. Wang. Influence of pulsed current on giant magneto-impedance effect in Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 amorphous wires // J. Magn. Magn. Mat., 2002, v.239, p. 564-566.

46. Tiberto P., Vinai F., Rampado O., Chiriac H., et al. Giant magnetoimpedance effect in melt-spun amorphous ribbons and wires with induced magnetic anisotropy // JMMM, 1999, v. 196-197, p. 338390.

47. Panina L. V., Mohri K. Effect of magnetic structure on giant magneto-impedance in Co-rich amorphous alloys // J. Magn. Magn. Mat., 1996, v. 157/158, p. 137-140.

48. Todorow В., von Bogen O., Kanellis S., Apparatus for real-time observations of the annealing process of metallic glasses // J. Magn. Magn. Mat., 2000, v.215-216, p. 499-502.

49. Крылов О. В., Киселев В. Ф. Адсорбция и катализ на переходных металлах и их оксидах. М.: Химия, 1981, 286 с.

50. Селвуд П. Магнетохимия. М.: Иностранная литература, 1958, 458 с.

51. Шопов Д., Андреев А. Химическая связь при адсорбции и катализе. Т.1. Металлы. София, Изд-во БАН, 1975.

52. Бэкер М., Дженкинс Г. В. кн.: Катализ. Электронные явления. Пер. с англ. М., Издатинлит, 1958, с. 7.

53. Праттон М. Введение в физику поверхности. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000, 256 с.

54. Киселев В. Ф., Крылов О. В. Адсорбционные процессы на поверхности полупроводников и диэлектриков. М.: Наука, 1978, 256 с.

55. Сидоров А. Н. // ЖФХ, 1956, т.30, с. 995.

56. Сидоров А. Н. // Оптика и спектроскопия, 1960, т.8, с. 806.

57. Голованова Г. Ф., Квливидзе В. И., Киселев В. Ф. В сб.: Связанная вода в дисперсных системах, МГУ, 1975, вып.4, с. 178.

58. Kaneko К., Hanzawa Y., Iiyama Т., Kanda Т., Suzuki Т. Cluster-mediated water adsorption on carbon nanopores // Adsorption, 1999, v.5,p. 7-13.

59. Дубинин. M. M. Поверхность и пористость адсорбентов. Из «Основные проблемы теории физической адсорбции» Сб. трудов I Всесоюзной конф. по теор. вопросам адсорбции. М.: «Наука», 1970, с. 251 -269.

60. Адамсон А. «Физическая химия поверхностей». М.: Изд-во «Мир», 1979, 568 с.

61. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1970, 408 с. (Перевод с англ.: Gregg S. J., Sing К. S. W. Adsorption, surface area and porosity. Academic press. London and New York, 1967.)

62. Barrer R. M., McKenzie N., Reay J. S. S. Capillary condensation in single pores // J. Colloid Sci., 1956, v.l 1, p. 479-495.

63. Gansmann I., Borgman D., Wedler G. Coadsorption of CO and O2 on Fe II. Calorimetric and thermal desorption spectroscopy // Mol. Phys., 1992, v.76, №4, p. 823-831.

64. Lombardo S. J., Bell A. T. A review of theoretical models of adsorption, diffusion, desorption and reaction of gases on metal surfaces // Surf. Sci. Rep., 1991, v.13, № 1-2, p. 1-72.

65. Птушинский Ю. Г., Чуйков Б. А. Кинетика адсорбции газов на поверхности металлов // Поверхность. Физ. хим. мех., 1992, №9, с. 5-27.

66. Norskov J. К. Chemisorption on metal surfaces // Rep. Prog. Phys., 1990, v.53. №10. p. 1253-1295.

67. Klinke II D. J., Broadbelt L. J. A theoretical study of hydrogen chemisorption on Ni (111) and Co (0001) surfaces // Surf. Sci., 1999, v.429, p. 169- 177.

68. Киселев В. Ф., Козлов С. Н., Зотеев А. В. Основы физики поверхности твердого тела. М.: Изд-во Московского университета, 1999, 288 с.

69. Getzlaff М., Wiesendanger R. STM Study of Hydrogen on and in Gadolinium // Microscopy and Analysis, 2000, iss.68, p. 7 10.

70. Йетс Д. В. кн.: Катализ. Новые физические методы исследования. М.: Мир, 1964, 253 с.

71. Hung W. Н., Schwartz J., Bernasek S. L. Adsorption of H20 on oxidized Fe (100) surface: comparison between the oxidation of iron by H20 and 02 // Surf. Sci., 1993, v.294, p. 21-32.

72. Henrich V. E. The nature of transition metal - oxide surface // Prog, in Surf. Sci., 1983, v.14, №2, p. 175-200.

73. Pache Т., Steinriich H. P., Hiber W., Menzel D. The adsorption of H20 on clean oxygen precovered Ni (111) studied by ARUPS and TPD // Surf. Sci., 1989, v.224, №1-3, p. 195-214.

74. Callen B. W., Griffiths K., Norton P. R. Reorientation chemisorbed water on Ni (110) by hydrogen bonding to second layer // Phys. Rev. Lett., 1991, v.66, № 12, p. 1634-1637.

75. Schindler К. M., Fritzshe V., Asensio M. C., Gardner P., et al. Gonzales-Elipe A.R. Structural determination of a molecular adsorbate by photoelectron diffraction: ammonia on Ni 111. // Phys. Rev. B, 1992, v.46, №8, p. 4836 4843.

76. Brucker C. F., Phodin T. N. Oxygen chemisorption and reaction on a-Fe (100) using photoemission and low-energy electron diffraction // Surf. Sci., 1976, v.57, №2, p. 523-539.

77. Боресков Г. К., Савченко В. И., Дадеян К. А., Иванов В. П., и др. Адсорбция кислорода и взаимодействие его с водородом на монокристалле никеля с ориентацией (100) // Пробл. кинет, и катал., 1978, т. 17, с. 115-127.

78. Bushby S. J., Pope Т. D., Callen В. W., Griffiths К., Norton P. R. The low temperature adsorption of oxygen on to Ni oxide // Surf. Sci., 1991, v.256, № 3, p. 301 —311.

79. Getzlaff M., Bansmann J., Schonhense G. Oxygen on Fe (110): magnetic properties of the adsorbate system // J. Magn. Magn. Mat., 1999, v.192, p. 458-466.

80. Laukonis J. V., Coleman R. V. Iron whisker surface rearrangement resulting from the hydrogen reduction of oxides and from thermal etching // J. Appl. Phys., 1961, v.32, №2, p. 242-247.

81. Huang H., Hermanson J. Bonding and magnetism of chemisorbed oxygen on Fe(001)//Phys. Rev. В., 1985, v.32, p. 6312-6318.

82. Chubb S. R., Pickett W. E. First-principles determination of giant adsorption-induced surface relaxation in /?(11) 0/Fe(001) // Phys. Rev. Lett., 1987, v.58, p. 1248-1251.

83. Chubb S. R., Pickett W. E. First-principles study of the electronic and magnetic structure of c(2 x 2) sulfur chemisorbed above Fe(001) // Phys. Rev. В., 1988, v.38, p. 10227-10243.

84. Sinkovic В., Johnson P. D., Brookes N. В., Clarke A., et al. Spin-polarized Auger-electron diffraction study of the magnetic poisoning of Fe(001) by sulfur // Phys. Rev. B, 1995, v.52, №10, p. R6955-R6958.

85. Lieberman L. N., Fredkin D. R., Shore H. B. Two-Dimensional "Ferromagnetism" In Iron // Phys. Rev. Lett., 1969, v.22, p. 539-541.V

86. StSpan P., Hugues D. Chemisorption on magnetic cobalt systems // J. Magn. Magn. Mat., 1999, v.198 199, p. 312-314.

87. Walker Т. G., Hopster H. Magnetism of Mn layer on Fe(100) // Phys. Rev. В., 1993, v.48, №5, p. 3563-3566.

88. Getzlaff M., Bansmann J., Schonhense G. Iodine on a magnetized iron film evidence for a magnetic coupling // Phys. Lett. A, 1993, v. 182, p. 153-156.1. V

89. Stepan P., Hugues D. Model of gas adsorption on magnetic surfaces // Surf. Sci., 1997, v.394, p. 192-200.

90. Hayward D. O., Trapnell В. M. W. Chemisorption. Butterworths, London, 1964.

91. Dietz R. E., Selwood P. W. Effect of chemisorbed hydrogen on the magnetization of Ni // J. Chem. Phys., 1961, v.35, №1, p. 270-281.

92. Кринчик Г. С., Шварцман Р. А., Гущин В. С., Кипнис А. Я. Изменение поверхностных магнитных свойств ферромагнитных металлов при хемосорбции газов // ФТТ, 1974, т. 16, №6, с. 1682—1685.

93. Getzlaff М., Schonhense G. Magnetic exchange effects on adsorbates on iron Fe (110) films // Surf. Sci., 1995, v.331-333, pt.A, p. 213-218.

94. Elmers H. J., Gradmann U. Surface magnetism of oxygen and hydrogen adsorption on Ni (111) // J. Appl. Phys., 1988, v.63, №8, p. 3664-3666.

95. Bansmann J., Getzlaff M., Westphal C., Schonhense G. Surface hysteresis curves of Fe (110) and Fe (100) crystals in ultrahigh vacuum evidence of adsorbate influences // J. Magn. Magn. Mat., 1992, v.l 17, p. 38—44.

96. Donath M., Schonhense G., Ertl K., Dose V. Influence of surface roughness and chemisorption on magnetic hysteresis curves of a Ni (110) surface observed by spin-resolved inverse photoemission // Appl. Phys. A., 1990, v.50, p. 49-55.

97. Bodker F., Morup S., Linderoth S. Influence of chemisorption on the magnetic properties of metallic iron nanoparticles // J. Magn. Magn. Mat., 1995, v. 140-144, p. 373-374.

98. Zuberek R., Szymczak H., Krishan R., Sella C., et al. Interface magnetostriction of sputtered Fe/C multilayers // J. Magn. Magn. Mat., 1993, v.121, p. 510-512.

99. Цыбулев П. H., Пинчук А. М., Пархоменко Н. В. Адсорбция молекул водорода на грани (100) оксидов Зd-мeтaллoв первого переходного периода // ЖСХ, 1992, т.ЗЗ, №3, с. 27-31.

100. Гуденаф Д. Магнетизм и химическая связь. Пер.с англ./под ред. Левина. М., Металлургия, 1968.

101. Cerri A., Mauri D., Landolt М. Surface magnetization and hydrogen chemisorption on Gd: a spin-polarized photoemission study // Phys. Rev. B, 1983, v.27, №10, p. 6526-6529.

102. Eastman D. E., Cashion J. K. Photoemission Energy-Level Measurements of Chemisorbed CO and О on Ni // Phys. Rev. Lett., 1971, v.27, p. 1520-1523.

103. Getzlaff M., Bansmann J., Schonhense G. Iodine on a magnetized iron film evidence for a magnetic coupling // Physics Letters A, 1993, v. 182, p. 153-156.

104. Schonhense G., Donath M., Kolac U., Dose V. Exchange splitting of an oxygen 2p-derived band at Ni(l 10) // Surf. Sci., 1988, v.206, p. L888.

105. Donath M. // Appl. Phys. A, 1989, v.49, p. 351.

106. Johnson P. D., Clarke A., Brookes N. В., Hulbert S. L., et al. Exchange-split adsorbate bands: the role of substrate hybridization // Phys. Rev. Lett., 1988, v.61, p. 2257.

107. Schonhense G., Getzlaff M., Westphal C., Heidemann В., et al. Exchange splitting of adsorbate-induced bands in chemisorption onferromagnetic 3d-metalls // Journal de Physique C8 (Paris), 1988, v.49, p. 1643.

108. Moroni R., Bisio F., Сапера M., Mattera L. Oxygen adsorption on a Fe/Mg0(100) film: a surface magnetism investigation // Appl. Surf. Sci., 2001, v.175-176, p. 797-801.

109. Vescovo E., Rader O., Carbone C. Spin-polarized surface states of Fe(100). Phys. Rev. B, 1993, v. 47, №19, p. 13051-13054.

110. Kiselev V. Z. //Chem, 1967, v.7, 369 p.

111. Киселев В. Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках. М.: Наука, 1970.

112. Getzlaff М., Bansmann J., Schonhense G. Spin-resolved photoemission from physisorbed xenon on ferromagnetic surfaces: evidence of magnetic interactions // Phys. Rev. Lett., 1993, v.71, №5, p. 793-796.

113. Эпштейн JI. M., Шубина Е. С. Многоликая водородная связь // Природа, 2003, №6, с. 40-48.

114. Степанов Н. Ф. Водородная связь: как ее понимать // Соросовский образовательный журнал, 2001, т.7 №2, с. 28-34.

115. Соколов Н. Д. Водородная связь // УФН, 1955, т.57, вып.2, с. 205278.

116. Shubina Е. S., Belkova N. V., Epstein L. М. Novel types of hydrogen bonding with transition metal Tc-complexes and hydrides // J. of Organomet. Chem., 1997, v.536-537, p. 17-29.

117. Epstein L. M., Shubina E. S. New types of hydrogen bonding in organometallic chemistry // Coordination Chem. Rev., 2002, v.231, p. 165-181.

118. Зубов В. E., Кузьменко С. Н., Мацкевич С. И. Влияние размеров и формы нитевидных монокристаллов на приповерхностную субструктуру 180-градусной доменной границы // Письма в ЖТФ, 1991, т.17, №4, с. 24-28.

119. Зубов В. Е., Кринчик Г. С., Кузьменко С. Н. Приповерхностная структура доменных границ в монокристаллах железа в магнитном поле // ЖЭТФ, 1991, т.99, вып.2, с. 551-561.

120. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Пилипенко В. В. Влияние адсорбционно-десорбционных процессов на динамику доменных границ в монокристалллах железа // Письма в ЖТФ, 1994, т.20, вып. 11, с. 69-73.

121. Zubov V. Е., Kudakov A. D., Levshin N. L., Pilipenko V. V. Influence of adsorption-desorption processes on dynamics of 180° domain wall in iron // J. Magn. Magn. Mat., 1995, v.140-144, p. 1895-1896.

122. Банных О. А., Шефтель E. H., Зубов В. E., Капуткин Д. E., Крикунов А. И., Кудаков А. Д., Усманова Г. Ш., Федулова Т. С. Тонкопленочные магнитно-мягкие сплавы Fe-Zr-N с высокой индукцией насыщения // Письма в ЖТФ, 2001, т.27, вып.5, с. 8-16.

123. Кринчик Г. С. Метод экспериментального исследования доменных границ в ферромагнетиках // ФММ, 1956, т.З, с. 349-350.

124. Кринчик Г. С., Бенидзе О. М. Структура доменной границы на поверхности ферромагнетика // Письма в ЖЭТФ, 1973, т. 18, в.5. с. 281-285.

125. Зубов В. Е., Кринчик Г. С., Кудаков А. Д. Высокочастотный магнитооптический микромагнитометр // Приборы и Техника Эксперимента, 1988, № 3, с. 206-207.

126. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973, 719 с.

127. Григорьянц А.Г., Сафонов А.Н. Методы поверхностной лазерной обработки. М.: Высшая школа, 1987, 191 с.

128. Зубов В. Е., Кринчик Г. С., Кудаков А. Д., Кузьменко С. Н. Магнитооптический микромагнетометр с электронным стробированием магнитооптического сигнала // Приборы и Техника Эксперимента, 1989, №4, с. 204-206.

129. Кудаков А. Д. Магнитооптическое исследование динамики процессов перемагничивания в диапазоне частот до 30 МГц. / Дисс. на соискание ученой степени канд. ф.-м.н. Москва. 1987. 111 с.

130. Филонов А. С., Яминский И. В. Руководство пользователя пакета программного обеспечения для управления сканирующим зондовым микроскопом и обработки изображений «ФемтоСкан-001». Москва: ЦПТ, 1999, с. 41.

131. Поляков П. А. Влияние поверхностной диссипации энергии на динамику доменной границы в ферромагнетике // ФММ, 1995, т.79, №4, с. 23-29.

132. Zuberek R., Szymczak Н., Krishnan R., Sella С., et al. Interface magnetostriction of sputtered Fe/C multilayers // J. Magn. Magn. Mat., 1993, v.121, p. 506-509.

133. Зубов В. E., Кринчик Г. С., Кузьменко С. Н. Приповерхностная субструктура доменных границ в монокристаллах железа в магнитном поле // ЖЭТФ, 1991, т.99, с. 551-561.

134. Heinrich В., Urquhart К. В., Dutcher J. R., Purcell S. Т. at al. Large surface anisotropics in ultrathin films of bcc Fe(001) // J. Appl. Phys. 1988. v.63. №8. p. 3863-3868.

135. Кушнир И. П. Движение дислокаций в монокристаллах железа // Кристаллография. 1967. т. 12. №3. с. 474 479.

136. Kiselev V. F., Krylov О. V. Adsorption processes on semiconductor and dielectric surfaces. Berlin: Springer — Verlag. Springer Ser. In Chemical Phys, 1985, v.32.

137. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1970, 408 с. (Перевод с англ.: Gregg S. J., Sing К. S. W. Adsorption, surface area and porosity. Academic press. London and New York, 1967).

138. Физические величины: справочник. Ред. Григорьев И. С., Мейлихов Е. 3. М.: Энергоатомиздат, 1991, 1232 с.