Структура, електро- та магніторезистивні властивості багатошарових плівкових структур на основі феромагнітних металів

Abstract

Дисертаційна робота присвячена встановленню закономірностей формування кристалічної структури, фазового складу, електрофізичних та магніторезистивних властивостей і їх взаємозв’язку для тришарових та багатошарових плівок на основі Co, Fe, Ni, Cr, Cu та Ag в інтервалі товщин d = (1 – 50) нм при температурах вимірювання Твим = 150 К та 300 К. Встановлено фазовий склад та структуру плівкових систем Co/Cu(Ag)/Fe і Co/Cu/Co з додатковими шарами Ni та Cr, а також виявлено вплив температури підкладки на структурно-фазовий стан системи Co/Cu/Fe. Вивчено дифузійні процеси у зразках Co/Cu/Fe/П і Co/Cu/Co/П з додатковими шарами Cr. Для зразків Co/Cu/Fe/П проведено порівняння експериментальних даних з розрахованими за моделлю Р. Дімміха, макроскопічною моделлю та моделлю на основі модифікованої теорії Маядаса і Шатцкеса для ТКО тришарових плівок. Встановлено закономірності в польових залежностях АМО та ГМО для зразків з різною товщиною магнітних, немагнітних та додаткових шарів. Досліджено розмірні залежності питомого опору та МО, а також розрахована чутливість МО плівкових систем до магнітного поля. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/36761

Диссертация посвящена установлению закономерностей формирования кристаллической структуры, фазового состава, электрофизических и магниторезистивных свойств и их взаимосвязи для трѐхслойных и многослойных пленок на основе Co, Fe, Ni, Cr, Cu и Ag в интервале толщин d = (1 – 50) нм при температурах Тизм = 150 К и 300 К. Неотожженные пленочные системы являются поликристаллическими с малым размером зерна (менее 10 нм) и фазовым составом ГПУ-Со+(ГЦК-Cu или ГЦК-Ag)+ОЦК-Fe (система Co/Cu(Ag)/Fe), ГПУ-Со+ГЦК-Cu+(ГЦК-Ni или ОЦК-Cr) (система Co/Cu/Co с дополнительными слоями Ni и Cr). Отжиг при температуре 700 К приводит к увеличению размера зерна в (2 – 20) раз в зависимости от металла и толщины слоев. Для систем Co/Cu/Fe (dCu < 5 нм) и Co/Cu/Co с дополнительными слоями Ni после отжига при 700 К наблюдается образование твердых растворов [β-Co,(Fe,Cu)] и [β-Co,(Ni,Cu)] соответственно. Для отожженной системы Co/Cu/Co с слоем Cr электронографически фиксируется двуxфазный состав Со (α-Со, β-Со). При увеличении температуры подложки выше 400 К для Со в системе Co/Cu/Fe фиксируется только ГЦК-Cо. Сравнение экспериментальных данных с расчѐтными по модели Р. Диммиха, макроскопическим подходом и модифицированной теорией Маядаса и Шатцкеса показало, что они совпадают с точностью до 20 %, 30 % и 15 % соответственно. В неотожженных пленочных системах Co/Cu(Ag)/Fe и Co/Cu/Co со слоями Fe, Ni и Cr при толщинах немагнитного слоя dn = (3 – 25) нм (в зависимости от вида пленочной структуры) наблюдается явление гигантского магнитосопротивления. Величина эффекта ГМС для отожженных при температуре 700 К пленок, а также поведение магнитосопротивления в процессе поэтапного отжига при температурах 400 К, 550 К, 700 К определяется толщиной и видом слоев, особенно немагнитного слоя. Установлено, что для всех исследуемых систем (с исходным ГМС) при отжиге до 700 К происходит переход к АМС, кроме пленок системы Co/Cu(Ag)/Fe (dCu = (7 – 15) нм, dAg = (12 – 17) нм). Максимальное значение эффекта ГМС (1,2 %) получено для неотожженных систем Co/Cu/Fe. При понижении температуры измерения до 150 К амплитуда эффекта ГМС увеличивается в (1,3 – 1,5) раза. Для систем Co/Cu(Ag)/Fe и Co/Cu/Co с дополнительными слоями Fe, Ni, Cr зависимость магнитосопротивления от толщины немагнитного слоя имеет немонотонный характер. Для систем Co/Cu/Co с дополнительным слоем Cr эта зависимость является осциллирующей с двумя явно выраженными максимумами. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/36761

The thesis is devoted to determine consistent patterns of forming of crystal structure, phase constitution, electro and magnetoresistive properties and their interconnection for the three-layer and multilayer films based on Co, Fe, Ni, Cr, Cu and Ag in the interval of thicknesses d = (1 – 50) nm at temperatures T = 150 K and 300 K. The phase constitution and structure of non-annealed and annealed film systems of Co/Cu(Ag)/Fe and Co/Cu/Co at Tann = 700 K with additional layers of Ni and Cr were determined, and we also detected the effects of substrate temperature on the structural and phase condition of Co/Cu/Fe system. The diffusion processes in samples of Co/Cu/Fe/S and Co/Cu/Co/S with additional layers of Cr were studied. The approbation of theoretical models of R. Dimmich, macroscopic model and model based on the modified theory of Mayadas and Shatzkes for thermal resistance coefficient of three-layer films was implemented for Co/Cu/Fe/S films. We determined the consistent patterns in the field dependences of anisotropic and giant magneto-resistance for samples with different thickness of magnetic, non-magnetic and extra layers. We investigated the size dependences of the resistivity and magneto-resistance for the investigated film samples and counted out their sensitivity of magneto-resistance to magnetic field. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/36761