Процессы перемагничивания аморфных пленочных сплавов редкоземельных и переходных металлов для термомагнитной записи информации Андреев, Алексей Александрович

Введение к работе

Актуальность темы диссертационной работы.

Развитие вычислительной техники требует постоянного увеличения
емкости и быстродействия устройств хранения информации. При решении
указанных задач значительное внимание уделяется созданию и
совершенствованию магнитооптических накопителей, поскольку

перпендикулярное намагничивание носителя и магнитооптическое считывание в таких устройствах позволяют достичь рекордной для магнитных носителей плотности записи информации (до 10⁸ бит/см²). И хотя накопители на жестких магнитных дисках пока несколько дешевле магнитооптических, последние все шире используются благодаря высокой надежности, возможности использования сменных дисков.

Для реализации преимуществ магнитооптической записи материал носителя информации, кроме наличия перпендикулярной магнитной анизотропии, должен удовлетворять определенной совокупности требований, основные из которых следующие:

высокая магнитная однородность пленки (на масштабах порядка десятых долей микрометра);

температура, при которой происходит запись бита, должна достигаться при поглощении излучения малогабаритного полупроводникового лазера;

носитель должен позволять перезаписывать информацию свыше 10 раз;

материал должен обладать механической, химической и структурной стабильностью.

Этим требованиям удовлетворяют, в частности, оксидные материалы -моно- и поликристаллические пленки феррит-фанатов, ферритовых шпинелей и гексаферритов. Вместе с тем понижение стоимости магнитооптических накопителей и повышение их емкости требует постоянного поиска новых материалов, пригодных для использования в качестве носителя информации. В настоящее время по стоимости наиболее предпочтительными являются

*

аморфные пленки сплавов редкоземельный металл - переходный металл, а также многослойные пленочные структуры, состоящие из чередующихся слоев переходных и редкоземельных металлов, платины или палладия.

Пленочные сплавы редкоземельных и переходных металлов
представляют собой новый класс материалов, в которых реализуется
аморфное состояние в широком диапазоне составов. Обменные
взаимодействия между электронами незаполненных слоев в оболочках атомов
переходных (3d - электроны) и редкоземельных (4f - электроны) элементов
приводят к возникновению упорядоченной магнитной структуры, что дает
возможность исследовать вопросы магнетизма неупорядоченных систем.
Наличие же значительной перпендикулярной магнитной анизотропии позволяет
использовать аморфные пленки сплавов редкоземельный - переходный
металл в качестве носителя информации в магнитооптических запоминающих
устройствах. «

В процессе исследований пленок аморфных сплавов редкоземельный -переходный металл как материалов для устройств записи информации основное внимание уделяется их магнитным, магнитооптическим и механическим свойствам [¹], а также процессам термомагнитной записи -стирания. Значительно меньше внимания уделяется механизму квазистатического перемагничивания аморфных пленок. Вместе с тем механизмы квазистатического перемагничивания, в частности процессы магнитной вязкости, определяют совместно с медленными химическими и структурными изменениями деградацию параметров воспроизведения информации, ограничение времени хранения информации. Понимание механизмов квазистатического перемагничивания дает возможность прогнозировать поведение материала при термомагнитной записи.

¹ Л.В. Буркова, Г.И. Фролов. Особенности магнитных свойства аморфных пленок РЗ-ПМ. Сб.'Аморфные пленочные сплавы переходных и редкоземельных металлов*. ИФ СО АН СССР, Красноярск, 1988, с.5-41.

Целью диссертационной работы является:

1. Экспериментальное исследование процессов квазистатического перемагничивания тонких магнитных пленок на основе аморфных сплавов Tbi._xFe_x.

2. Построение модели медленного изменения намагниченности тонких пленочных сплавов Tbi._xFex, позволяющей определять параметры магнитной структуры пленок из экспериментальных данных по магнитной вязкости образцов.

3. Исследование процесса медленного изменения магнитных свойств локальных участков многокомпонентных аморфных пленок TbDyFeCo при многократной термомагнитной записи информации.

Научная новизна

результатов диссертационной работы состоит в следующем:

4. Получено удовлетворительное описание процесса квазистатического перемагничивания аморфных пленок Tbi-_xFe_x в нормальном поверхности пленки магнитном поле в рамках развитой модели магнитной вязкости, являющейся следствием термоактивируемого когерентного вращения намагниченности в отдельных участках пленки.

5. Впервые анализ экспериментальных результатов по магнитной вязкости аморфных пленок Tbi__xFe_x в нормальном к поверхности пленки магнитном поле проведен как в рамках модели перемагничивания путем "медленного" продвижения доменных границ, так и в рамках модели перемагничивания путем термоактивируемого когерентного вращения намагниченности в отдельных участках пленки; проведено сравнение указанных моделей.

6. Впервые метод магнитооптического измерения интегральной константы магнитной анизотропии [²] применен для исследования магнитной анизотропии локальных участков пленки. Используя этот метод, исследован процесс деградации параметров локального участка магнитооптического носителя информации при многократной записи - перезаписи информации.

² R.A. Hajjar, F.L. Zhou, М. Mansuripur. Magneto-optical measurement of anisotropy energy constant on amorphous rare-earth transition-metal alloys. J. Appl. Phys., 1990, v. 67(9), p. 5328-5330.

Практическое значение диссертационной работы.

В результате проведенной работы:

7. Для аморфных пленок редкоземельных и переходных металлов с прямоугольной петлей гистерезиса предложен способ определения параметров магнитной структуры из экспериментальных зависимостей средней намагниченности от времени при различных значениях постоянного магнитного поля, нормального поверхности пленки.

8. Экспериментально продемонстрирована возможность исследования магнитооптическим способом медленных изменений локальной магнитной анизотропии пленок аморфных сплавов редкоземельных и переходных металлов для термомагнитной записи информации.

Защищаемые положения.

На защиту выносятся:

9. Развитая в работе модель квазистатического перемагничивания аморфных пленок Tbi._xFe_x для термомагнитной записи информации в постоянном магнитном поле, перпендикулярном поверхности пленки, удовлетворительно описывает экспериментальные зависимости намагниченности пленок от времени.

10. Для аморфных пленок Tbi._xFe_x с прямоугольной петлей гистерезиса в нормальном поверхности пленки магнитном поле из экспериментальных зависимостей постоянной времени термоактивационного перемагничивания от магнитного поля, в котором такое перемагничивание происходит, возможно оценить активационный объем, который можно интерпретировать как объем участка, перемагничивающегося путем когерентного вращения намагниченности или как объем области взаимодействия закрепляющего центра с доменной стенкой.

11. Для экспериментального определения механизма квазистатического перемагничивания аморфных пленок Tb|._xFe_x с прямоугольной петлей гистерезиса недостаточно зависимостей средней намагниченности пленки от времени в постоянных магнитных полях, перпендикулярных поверхности пленки.

4. Наблюдаемое уменьшение локальной константы магнитной анизотропии аморфной пленки TbDyFeCo с увеличением количества циклов запись -перезапись происходит вследствие структурной релаксации аморфной среды в процессе термомагнитной записи.

Апробация работы и публикации.

По результатам диссертационной работы опубликовано 8 статей, которые перечислены в конце автореферата. Работа представлена на научных конференциях МФТИ, а также:

Всесоюзной конференции "Проблемы оптической памяти", Телави, 1990,

XIX Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений, Ташкент, 1991,

International Symposium on Magneto-Optics, Kharkov, 1991.

Структура и объем работы.