ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛЕНОК

Буркова Ирина Николаевна, Лазарев Алексей Александрович

Научный руководитель: Чеботкевич Л.А., док. ф.-м. н., профессор ИФИТ ДВГУ

Дальневосточный государственный университет ИФИТ, г.Владивосток, Россия

В настоящее время многослойные пленочные структуры относятся к категории интенсивно исследуемых магнитных сред. В значительной степени это связано с открытием в многослойных магнитных слоях, разделенных немагнитными прослойками, гигантского магнитосопротивления. В подавляющем большинстве работ, гигантское магнитосопротивление многослойных пленок связывают с образованием антиферромагнитно упорядоченных областей в ферромагнитных слоях [1]. В работе [2] показано, что величина магниторезистивного эффекта пропорциональна доле антиферромагнитно упорядоченных областей. Антиферромагнитно упорядоченные области визуально наблюдались Зиммерманном [3].

В данной работе исследуется поведение доменной структуры Co/Cu/Co пленок при изменении толщины промежуточного слоя Cu.

Пленки Co/Cu/Co получали магнетронным распылением на постоянном токе в атмосфере инертного газа Ar при PAr = 5*10-3 Торр. Пленки осаждали на свежие сколы NaCl при комнатной температуре. Использовалась составная мишень из Co и Cu. Площади Co и Cu подбирались так, чтобы скорость осаждения Сo и Cu была одинакова (V = 0.1 нм/с). Толщина слоев контролировалась по времени напыления. Толщина слоев Co ,лаб была dCo = 12 нм, а толщина слоев Cu (dCu) изменялась от 0 до 8 нм.

Толщина слоев Co выбиралась так, чтобы в двойном слое Co (2dCo=24) нм наблюдались доменные границы с перетяжками, а в одинарном слое dCo реализовались неелевские доменные стенки.

Магнитная структура исследовалась методом Лоренцевой микроскопии.

В результате исследований было обнаружено, что в пленках Со/Cu/Co с тонкими прослойками меди (dCu = 1 нм) имеются доменные границы с перетяжками (microsc. bmp "А"), как и в однослойных пленках Со толщиной 24 нм. Наличие границ с перетяжками в пленках Co/Cu/Co с dCu = 1 нм свидетельствует о существовании прямого обменного взаимодействия между слоями Со через ферромагнитные мостики в Cu прослойке. Такую пленку можно рассматривать как однослойную пленку кобальта толщиной 2dCo = 24 нм с включениями островков меди между слоями кобальта. Гигантское магнитосопротивление в таких плёнках нами не было обнаружено.

При толщине слоя меди dCu ? 2 нм, промежуточный слой становится структурно-сплошным. При образовании структурно-сплошной медной прослойки в каждом слое Со реализуются стенки Нееля. Магнитостатическое взаимодействие полей рассеяния таких доменных стенок в ферромагнитных слоях приводит к образованию связанных доменных границ (пары Неелевских границ). Слои кобальта уже не связаны прямым обменным взаимодействием в таких пленках. На некоторых участках стенки Нееля в верхнем и нижнем слоях Со смещены друг относительно друга. Кроме этого слои кобальта связаны антифероимагнитным взаимодействие, что приводит к возникновению гигантсткого магнитосопротивлению (). На рисунке (microsc.bmp "Б") приведено изображение доменной структуры пленки Co/Cu/Co (dCu=2 нм), полученное методом дефокусировки. Видны парные стенки одинакового контраста - это стенки нееля, расположенные в слоях Со. Между стенками одного цвета находятся антипараллельно намагниченные области.

На рисунке (microsc. bmp "В") приведена доменная структура того же участка пленки, полученная методом смещения апертурной диафрагмы. Отчетливо выявлены три области, имеющие различный контраст: черный, светлый и серый. Черные и светлые области выявляют зоны, связанные ферромагнитно, а серые участки относятся к областям Со, связанным антиферромагнитно.

Таким образом, методом Лоренцевой электронной микроскопии можно выявлять области в ферромагнитных слоях, связанные антиферромагнитно; гигантское магнитосопротивление наблюдать только в пленках, в которых немагнитные промежуточные слои являются структурно-сплошными.

[1] De Vries J.J., Schudelaro A.A., Jungblut R., De Jonge W.J.M. Oscillatory behaviour of the interlayer coupling with the thickness of the Cu cap layer in Co/Cu(100).- J. Mag. and Mag. Mater. 1996, 156, p. 257-258.

[2] S.Schmeusser, G. Rupp, A. Hubert. Optimization of magnetoresistance in ion Co/Cu multilayers. - J. Magn. Magn. Mater. 166 (1997) 267-276.

[3] T. Zimmermann, J. Zweck, H. Hoffmann. Magntic coupling of layers through a Cu layer. - J. gn. Magn. Mater. 1995, 149, p. 409-417.

e-mail: asf@asf.e-burg.ru