• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

ВИВЧЕННЯ ГІГАНТСЬКОГО МАГНІТООПОРУ

Рис. 3. Залежність електричного опору R від магнітного поля для магнітних мультишарів Fe/Cr при 4,2К. Струм і магнітне поле в площині плівки.

Проведені в 1988-1994 р. дослідження показали, що ефект гігантського магнітоопору існує в багатьох магнітних мультишарах із загальною формулою Ф₁/П/Ф₂, де Ф₁ і Ф₂ – слої 3d-феромагнітного металу, а П - шар неферомагнітного перехідного металу (V, Cr, Nb, Mo, Ru, Re, Os, Іr) або благородного металу (Cu, Ag, Au). Товщина проміжного шару П становить, як правило, 10-20 . Гігантський магнітоопір спостерігався у магнітних мультишарах при зміні відносної орієнтації магнітних моментів в шарах від антипаралельної до паралельної.

Амплітуда гігантського магнітоопору залежить від індивідуальних характеристик матеріалів, з яких складаються парні шари (Ф, П), а також від ширини цих слоїв. Оптимальна ширина проміжного шару, як правило, знаходиться в діапазоні 10-20A.

Було досліджено три основних типи мультишарових структур.

1. Мультишари, у яких сусідні феромагнітні слої зв'язані між собою антиферомагнітною обмінною взаємодією (Fe/Cr). Цей випадок був розглянутий вище. Недоліком таких структур є велике поле насичення, вище якого існує гігантський магнітоопір (H_s . 20 кЕ).

2. Мультишари, що складаються з феромагнітних шарів з різними коерцитивними силами, наприклад Nі₈₀Fe₂₀/Cu/Co/Cu. Тут під дією магнітного поля магнітна конфігурація змінюється від антипаралельного розташування магнітних моментів до паралельного. Величина поля підбирається проміжною між двома значеннями коерцитивними силами, які мають різні магнітні шари. Перевагою цих структур є порівняно низькі значення полів насичення, при яких спостерігається амплітуда гігантського магнітоопору. Зазвичай ці поля H_s ~ (4-50) Е.

3. Спін-вентильні сендвічі. У цих структурах обмінний зв'язок між феромагнітними шарами сильно послабляється за рахунок досить протяжної (15-50A) немагнітної провідної прокладки із благородного металу (Cu, Ag або Au). Феромагнітні шари виготовляють із м'якого феромагнетика, наприклад сплаву Nі₈₀Fe₂₀ товщиною 15-50A, причому один із цих шарів спарюють із шаром з антиферомагнітного FeMn, що фіксує орієнтацію намагніченості дотичного шару Nі₈₀Fe₂₀. Сендвіч, що утвориться, Nі₈₀Fe₂₀/Cu/Nі₈₀Fe₂₀/FeMn має ті властивості, що і намагніченість ізольованого міддю шару Nі₈₀Fe₂₀ може вільно обертатися навколо намагніченості шару Nі₈₀Fe₂₀, намагніченість якого закріплена обмінним зв’язком з FeMn. Перехід від антипаралельної (див. рис. 4а) орієнтації магнітних моментів шарів до паралельної (див. рис. 4б) супроводжується різким зменшенням електричного опору.

Перевагою спін-вентильних сендвічів є досить низькі поля насичення H~(2-4)Е, при яких виникає гігантський магнітоопір. Крім того, амплітуда гігантського магнітоопору в них лінійно залежить від кута повороту намагніченостей слоїв один відносно одного, що важливо при використанні магніторезистивних елементів у пристроях для зчитування інформації, записаної на магнітних носіях.

а) б)

Рис. 4. Механізм виникнення ГМО в сандвічі. При паралельному напрямку магнітних моментів в обох феромагнітних шарах струм переноситься переважно електронами із спінами вздовж цього напрямку. Вони і забезпечують малий опір системи. При антипаралельному напрямку магнітних моментів в феромагнітних шарах електрони з обома напрямками спінів сильно розсіюються або в одному, або в іншому шарі, і опір системи великий.

4. Гранульовані плівки й структури. У цих структурах феромагнітні зерна з розмірами порядка нанометрів вкраплені в немагнітну матрицю. Початковий стан (H=0) (див рис. 5а) характеризується хаотичною орієнтацією магнітних моментів зерен. Електричний опір в такому випадку максимальний через розсіювання на спінах магнітних атомів у зернах. Коли зовнішнє поле орієнтує магнітні моменти зерен паралельно (див рис. 5б), розсіювання електронів провідності на спінах і електричний опір сильно зменшуються.

а) б)

Рис. 5. Схематичне зображення гранульованої магнітної плівки. В нульовому полі магнітні моменти атомів Co (темні кільця) орієнтовані хаотичним чином. При H > H_s вони орієнтуються вздовж поля.

Гранульована структура в плівках може бути створена спільним напилюванням, що не змішуються, феромагнітних і немагнітних матеріалів в товстому шарі (наприклад, кобальту чи міді). Відпалювання при підвищеній температурі створює фазову сепарацію, у результаті якої в немагнітній матриці Cu виникають феромагнітні зерна з Co. Гранульована структура створюється також у матеріалах, де феромагнітні зерна ізолюються благородним металом Ag, який легко дифундує. При відпалюванні атоми Ag дифундують уздовж границь зерен феромагнетика і відділяють створені зерна одне від одного. В результаті створюється специфічна гранульована структура із дрібних феромагнітних зерен, ізольованих магнітно одне від одного сріблом.

Читайте також:

1. Cтатистичне вивчення причин розлучень.
2. II. Вивчення нового матеріалу
3. II. Вивчення нового матеріалу
4. II. Вивчення нового матеріалу
5. II. Вивчення нового матеріалу.
6. II. Вивчення нового матеріалу.
7. II. Вивчення нового матеріалу.
8. II. Вивчення нового матеріалу.
9. II. Вивчення нового матеріалу.
10. II. Вивчення нового матеріалу.
11. II. Вивчення нового матеріалу.
12. II. Вивчення нового матеріалу.

Переглядів: 1112