Введение к работе
Актуальность темы.
Исследования магнитной микроструктуры аморфных тонкопленочных сплавов типа "Редкоземельный металл -Переходный металл" (РЗМ-ПМ) представляют большой интерес как для фундаментальной науки - физики аморфного магнетизма, так и для практических приложений - технологии создания сред для современной высокоемкой информатики.
Аморфные магнитооптические пленки РЗМ-ПМ были впервые получены более 20 лет назад и с тех пор они являются объектом активного интереса многих исследовательских и конструкторских коллективов. Аморфные пленки РЗМ-ПМ обладают уникальной совокупностью характеристик, таких как перпендикулярная магнитная анизотропия, высокая магнитооптическая активность, удобные значения температур фазовых переходов, коэрцитивность и др.
Интенсивные исследования этих объектов дали большой объем экспериментальных данных, а также позволили создать новый класс носителей для записи информации. Вместе с тем до сих пор остаются невыясненными многие фундаментальные аспекты внутренней структуры этих аморфных сплавов, определяющие их наиболее общие макроскопические свойства. Так, недостает надежных экспериментальных данных о магнитной микроструктуре и магнитном упорядочении двухкомпонентных систем; до сих пор не решен окончательно вопрос о вкладе каждой из спиновых подсистем в суммарные магнитооптические эффекты.
В связи с этим весьма актуальным становится проведение экспериментальных исследований магнитной микроструктуры двухкомпонентных аморфных тонкопленочных сплавов РЗМ-ПМ.
Такие исследования, проведенные в широком диапазоне химических составов тонкопленочных сплавов и в широком температурном интервале, позволили получить параметры магнитного состояния подсистемы железа, определяющей магнитоптическую активность среды.
Цель работы.
1. Разработка технологии ионно-плазменного осаждения
тонкопленочных аморфных сплавов РЗМ-Fe, обогащенных
изотопом железа-57, и предназначенных для исследования
методами мессбауэровской спектроскопии.
2. Экспериментальное определение параметров
сверхтонкого взаимодействия ядер Fe в аморфных пленках
Tb-Fe в диапазоне химических составов, для которых
характерна перпендикулярная магнитная анизотропия.
Определение зависимости значений магнитных моментов
атомов железа от химического состава пленок Tb-Fe.
-
Экспериментальное определение ориентации векторов магнитных моментов железа в пленках Tb-Fe с перпендикулярной магнитной анизотропией.
-
Измерение температурной зависимости сверхтонкого поля на ядрах железа в диапазоне 4.2 - 420 К. Экспериментальная проверка гипотезы о решающем вкладе подсистемы железа в магнитооптические эффекты в "красном" участке видимого диапазона длин волн.
5. Исследование процессов старения и структурной
релаксации под действием термического и лазерного отжига
аморфных пленок Tb-Fe.
Научная новизна.
Определены значения параметров сверхтонкого взаимодействия ядер 57Fe в аморфных пленках Tb-Fe: квадрупольного смещения, сдвига и сверхтонкого магнитного поля на ядрах железа.
Установлено, что значение магнитного момента железа в пленках возрастает линейно с ростом концентрации атомов Fe в них.
Экспериментально установлено, что в пленках TbFe существует не равный нулю (18 - 34 град.) эффективный угол между магнитным моментом атомов железа и нормалью к пленке.
Впервые экспериментально подтверждено, что основной вклад в магнитооптическую активность пленок TbFe в красном участке видимого спектра вносит подсистема железа. Эта закономерность подтверждена в интервале температур от комнатной до точки Кюри.
Практическая ценность работы.
Модифицирована методика ионно-плазменного
напыления, позволившая изготовить аморфные пленки P3M-Fe (обогащенные изотопом 57Fe) толщиной всего 160 нм, пригодные для получения мессбауэровских спектров.
Установлена корреляции между магнитооптическими и мессбауэровскими данными о величине и направлении векторов намагниченности атомов железа в аморфных пленках TbFe. Эти данные могут быть использованы при оптимизации технологии получения магнитооптических носителей для лазерной записи.
Определены характерные параметры и конечные продукты фазовых превращений, происходящих в пленках TbFe под действием термического отжига. Показано, что в незащищенных от окисления пленках происходит преимущественное формирование а-фазы железа, в то время как в защищенных пленках большинство атомов железа остается в аморфном состоянии.
Определены характерные особенности эволюции структуры аморфных пленок Tb-Fe под действием циклического лазерного отжига. Показано, что значения сверхтонкого поля при воздействии лазерного отжига приближаются к значениям полей, характерных для близких по химическому составу кристаллических соединений ТЬ и Fe. Это характеризует происходящие в пленках процессы как атомное упорядочение.
Основные защищаемые положения.
1. Эксперименальное доказательство того, что значение
магнитного момента железа в аморфных пленках Tb-Fe линейно
зависит от концентрации Fe. Эта закономерность подтверждена
для всего диапазона температур, в котором пленка находится в
магнитном состоянии. При комнатной температуре для пленок
с концентрацией тербия х > 23 ат. % значение магнитного
момента меняется следующим образом:
фРе / dx = -19.8 10-3 Цз /ат.%.
2. Обнаружение существования не равного нулю (18 - 34)
эффективного угла между магнитными моментами атомов
железа и нормалью к пленкам в обладающих перпендикулярной
*
магнитной анизотропией пленках Tb-Fe. Наиболее вероятной причиной этого является угловая дисперсия векторов Цр , связанная со сперимагнитной структурой сплава Tb-Fe.
3. Экспериментальное подтверждение (на основании линейной корреляции мессбауэровских и магнитооптических данных, характеризующих состояние подсистемы железа) предположения о решающем вкладе подсистемы железа в суммарные магнитооптические эффекты в видимом диапазоне.
Апробация работы.
Основные результаты работы были доложены на:
-Международном Симпозиуме по магнитооптике - Intern. Symposium on Magneto-Optics -ISMO'91, Харьков, сентябрь 1991.
-Международной Конференции по Магнетизму InterMAG'92, Сент-Луис, США, апрель 1992 г.;
-Международном Симпозиуме по Магнитооптической Записи - MORIS'92, Тьюсон, Аризона, США, декабрь 1992 г.;
-Международном Симпозиуме пр Промышленному Применению Эффекта Мессбауэра - ISIAMF92, Отсу, Япония, 1992 г.;
-V Международном Совещании по ядерно-
спектроскопическим исследованиям сверхтонких
взаимодействий, Дубна, Россия, 1993 г.;
-Международной Конференции по магнетизму - 1СМ'94, Варшава, Польша, 1994 г. и др.
Результаты диссертации были также опубликованы в 4-х статьях, перечисленных в списке публикаций.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из Введения, четырех глав и Заключения. Работа содержит 146 страниц, .3 ^рисунков, 6 таблиц. Список цитируемой литературы содержит /27 наименований.
