Одноосная анизотропия

Природа магнитного упорядочения и структура.

Аморфные пленки сплавов редкоземельных и переходных металлов (РЗ-ПМ) обычно описывают общей формулой (R_1-хMe_х)_1-уZ_y, где R— редкоземельный или немагнитный элемент, используемый для замещения; Me — один из переходных металлов (Mn, Fe, Со, Ni); Z — немагнитный элемент (Мо, Сu, Аu, Ск), вводимый для обеспечения разнообразия свойств. Для краткости эту форму часто записывают как R—Me—Z.

Возникновение самопроизвольной намагниченности в сплавах РЗ-ПМ обусловлено наличием 3d-орбиталей в атомах переход­ных металлов и 4f-орбиталей в атомах редкоземельных металлов, а также наличием сил обменного взаимодействия, вызывающих магнитное упорядочение элементарных магнитных моментов ато­мов. В этих материалах имеют место три типа обменных взаимодействий: редкоземельных атомов между собой, атомов пе­реходных металлов между собой и редкоземельных атомов с ато­мами переходных металлов. Самым слабым вследствие своего косвенного характера является обменное взаимодействие между редкоземельными атомами, а самым сильным — взаимодействие между атомами переходных металлов, превосходящее первое больше чем на порядок и определяющее значение температуры Нееля Т_н (часто эту температуру для аморфных пленок называют температурой Кюри Т_к). Сила обменного взаимодействия редко­земельных атомов с атомами переходных металлов является промежуточной, но она определяет значение температуры ком­пенсации магнитного момента T_кмм. Каждое из этих обменных взаимодействий является в зависимости от расстояния между атомами положительным или отрицательным [1].

Хотя массивные образцы аморфных сплавов редкоземельных элементов с железом не имеют заметной макроскопической анизотропии, тонкие аморфные пленки определенных составов обладают одноосной анизотропией с осью легкого намагничивания, перпендикулярной поверхности пленки. Одноосная анизотропия в аморфных пленках сильно зависит от условий их получения, поэтому, применяя различные режимы роста этих пленок, можно получать необходимую анизотропию.

Рис. 1.26. Константа одноосной анизотропии аморфных пленок до (сплошные линии) и после (штриховые линии) отделения от подложки: a Gd - Со; б- Tb - Fe; в - Gd - Fe

Максимум константы одноосной анизотропии К_одн в аформных пленках наблюдается для пленок Gd — Со и Tb — Fe, отделенных от подложки (рис. 1.26, а, б). Однако для пленок Gd — Fe в этих условиях /К_одн имеет минимальное значе­ние (рис. 1.26, в). Более того, для пленок одного и того же состава, полученных разными методами, концентрационная за­висимость константы одноосной анизотропии может быть различ­ной. Так, для пленок Tb —Fe с очень малым содержанием аргона, полученных методом магнетронного распыления, максимум К_одн наблюдается вблизи компенсационного состава. Вместе с тем в пленках Tb — Fe с содержанием арго­на, полученных методом катодного распыления, вблизи компенса­ционного состава значение К_одн минимально.

1.4.3.3 Магнитооптические свойства.

Для считывания информации, записанной на аморфную пленку, используют как эффект Фара­дея, так и эффект Керра. Магнитооптические параметры аморф­ных пленок ряда составов приведены в табл. 1.4.

Коэффициент оптического поглощения аморфных пленок Tb — Fe падает с длиной волны в диапазоне λ<1 мкм, в то время как при λ=1÷3мкм его значение почти не меняется и составляет (5÷6)х10⁵ см ^-1.

Температурная зависимость удельного фарадеевского враще­ния в пленках Tb — Fe с различным содержанием тербия имеет вид, характерный для зависимости M_s (Т), при этом θ_F уменьшает­ся с ростом содержания Тb.

Характер температурной зависимости керровского вращения в аморфных пленках такой же, как и для θ_F (Т). В частности, при увеличении температуры от комнатной до 350 К значение θ_К в пленках Tb — Fe уменьшается от 0,18° до 0,08°.

Поскольку для считывания информации с МО дисков обычно используют эффект Керра, увеличивают θ_К за счет введения различных добавок в аморфные пленки Tb — Fe, обла­дающие относительно низким θ_К (рис. 1.27, табл. 1.4), но более предпочтительным по другим параметрам для практического ис­пользования.

Рис. 1.27. Концентрационные зависимости керровского вращения в некоторых

аморфных пленках:

1 - Tb_x (Со_0,11Fe_0,89)_1-x; 2 — (Tb_0,85Gd_0,15)_xFe_1-x; 3 - Tb_xFe_1-x

Проводя замещения в обеих подрешетках аморфных пленок Tb — Fe, можно оптимизировать параметры этих материалов. Так, замещение атомов железа кобальтом должно увеличивать Т_н, Н_си θ_К, а добавки в редкоземельную подрешетку сдерживают рост Т_н, но сохраняют высокое значение θ_К. Для системы Tb_u-xR_xFe_υ-yCo;, (R = Dy, Но, Еr) можно получить большое θ_К в интервалах u= 0,30÷0,33, υ = 0,674÷0,70 и у = 0,05÷0,25. Другой путь повышения θ_К состоит в нанесении диэлектри­ческих покрытий и отражающих слоев [1].

Таблица 1.4. Параметры аморфных пленок РЗ-ПМ

Состав пленки	Способ получепия	h, нм	Покрытие	hпокр, нм	H, kA/m	ТН, К	θК, град	λ, мкм
Tb0,12Fe0,88	Термическое испарение		Si02			—	1,2	—
Tb0,18Fe0,82	То же	60-80	Si02		—		—	—
Tb0,18Fe0,82	Катодное распыление		МПФГ+Tb — Fe + SiO2+ 1200	—	—	—	0,5	0,5
Tb0,21Fe0,79	Термическое испарение		—	—	—	—		0,63
Tb0,21Fe0,79	Термическое испарение		Tb - Fe + +250SiO+ 40 Au	—	—	—	0,55	—
Tb0,21Fe0,79	Катодное сораспыление	1-10	SiO2		—	—	0,98	0,63
Tb0,21Fe0,79	Термическое испарение	100-250	-				0,18	0,63
Tb0,215Fe0,785	Катодное сораспыление		SiO	40—400		—	0,6	0,63
Tb0,225Fe0,775	То же	—	Al+750 SiO2 + +100 Tb-Fe + + 20 SiO2	—			0,22	0,63
Tb0,225Fe0,775	»»	—	AI + 750 Si02 + + 5Tb Fe + + 20 Si02				1,72	0,63
Tb0,23Fe0,77	Термическое испарение		SiO				0,3	0,63
Tb0,25Fe0,75	Катодное распыление		SiO2			—	0,25	0,63
Tb0,26Fe0,74	Термическое испарение		—	—			—	—
Tb0,29Fe0,71	То же	60 -80	SiO2					—

Дата добавления: 2017-01-14