CC BY
17УДК 537.621; 621.317.411
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ВАКУУМНОГО НАПЫЛЕНИЯ ТОНКИХ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК НА ОСНОВНЫЕ МАГНИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУЧАЕМЫХ ОБРАЗЦОВ*
12 3 13 3
Б. А. Беляев , ' , А. В. Изотов , , П. Н. Соловьев
1 Институт физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук Россия, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50. Е-mail: belyaev@iph.krasn.ru 2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 3Сибирский федеральный университет Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79
С помощью сканирующего спектрометра ферромагнитного резонанса проведены исследования влияния технологических условий вакуумного напыления тонких магнитных пленок на основные характеристики получаемых образцов. Показана сильная корреляция между распределением осей легкого намагничивания пленок и неоднородностью распределения внешнего магнитного поля, приложенного во время напыления. Установлено, что небольшое отклонение угла падения атомов от нормали в процессе изготовления образцов также оказывает сильное влияние на магнитные характеристики тонких пленок.
Ключевые слова: вакуумное напыление, тонкие магнитные пленки, намагниченность насыщения, анизотропия.
THE STUDY OF INFLUENCE THE TECHNOLOGICAL CONDITIONS OF VACUUM DEPOSITION OF THIN NANOCRYSTALLINE FILMS ON MAJOR MAGNETIC PROPERTIES OF PRODUCED SAMPLES
B. A. Belyaev1 2 3, A. V. Izotov1 3, P. N. Solovev3
:Kirenskiy Institute of Physics Siberian Branch of the Russian Academy of Science 50, Academgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russia. Е-mail: belyaev@iph.krasn.ru 2Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, "Krasnoyarsky Rabochy" Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia 3Siberian Federal University 79, Svobodny prosp., Krasnoyarsk, 660041, Russia
Using the scanning spectrometer of ferromagnetic resonance the study of influence the technological conditions of vacuum deposition of thin magnetic films on major properties of produced samples were performed. The strong correlation between easy directions of magnetic films and non-uniformity in distribution of external magnetic field, applied during the deposition, were shown. It was found that the small deviation of incidence angle of atoms from the normal during the producing of specimens also strong effected on magnetic parameters of thin films.
Keywords: vacuum deposition, thin magnetic films, saturation magnetization, magnetic anisotropy.
Тонкие магнитные пленки (ТМП) находят широкое применение в самых различных областях науки и техники. На их основе разработаны многие чувствительные датчики, считывающие и записывающие головки для носителей информации, частотно-селективные элементы систем связи и радиолокации, управляемые магнитным полем аттенюаторы и фазовращатели, а также различные эффективные защитные и поглощающие покрытия [1; 2]. Одним из самых важных факторов, определяющих предельно достижимые параметры и надежность работы таких устройств, является степень магнитных неоднородностей ТМП. Поэтому поиск новых физических принципов и технологий для создания качественных, высокоодно-
родных пленок, а также совершенствование уже известных подходов, относят к важным и актуальным задачам современной физики магнитных явлений.
В данной работе приводится ряд экспериментальных результатов, полученных при изучении влияния технологических условий вакуумного напыления тонких нанокристаллических пермаллоевых пленок на основные магнитные характеристики получаемых образцов. Для детального изучения влияния технологических условий на основные магнитные характеристики ТМП было изготовлено большое количество образцов, отличающихся как по составу, так и по типу используемых при их синтезе намагничивающих систем.
*Работа выполнена при финансовой поддержке интеграционного проекта СО РАН № 109 и Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России 2009-2013».
Решетневскуе чтения. 2013
Магнитные пленки напылялись методом вакуумного испарения пермаллоя на стеклянные подложки размерами 12x12 мм2, которые размещались в специальной маске-держателе и нагревались до температуры 200-250 °С. За единый цикл напыления изготавливалась серия из 12 пленок, расположенных в держателе в виде прямоугольной матрицы 3*4. Такое количество образцов в серии, размещенных на сравнительно большой площади, позволило проследить изменение их свойств в зависимости от пространственной вариации магнитного поля и угла падения атомного пучка. Толщина всех полученных образцов попадала в интервале от 450 до 580 А, а состав пленок в каждой серии отклонялся не более чем на 2 %. Измерение основных магнитных параметров, а также распределение их по поверхности ТМП проводились с помощью автоматизированного сканирующего спектрометра ферромагнитного резонанса (ФМР) [3] на частоте 2 274 МГц.
Исследование различных типов намагничивающих систем, используемых во время напыления, показало сильную корреляцию между распределением осей анизотропии по поверхности исследуемых пленок и структурой магнитных полей используемой магнитной системы. Кроме того, на основе полученных данных была выдвинута и проверена гипотеза, что основным фактором, определяющим эффективную намагниченность насыщения и магнитную анизотропию, является наклонное падение атомов металла, а не величина приложенного внешнего поля. В качестве примера на рисунке представлены полученные с помощью сканирующего спектрометра ФМР экспериментальные поверхности и соответствующие им контурные графики, отражающие распределения эффективной намагниченности насыщения Мц (а), а также поля одноосной магнитной анизотропии Нк и направления ОЛН (б) по площади образцов, полученные без использования намагничивающей системы. Видно,
что распределения величин Нк(х, у) и М^х, у) хорошо коррелируют друг с другом, а максимум намагниченности насыщения и минимум поля анизотропии расположены напротив источника потока напыляемого металла.
Наиболее вероятно, что наблюдаемая зависимость распределения магнитных параметров от расположения тигля является результатом известного геометрического эффекта «самозатенения» [4], когда ортогонально плоскости падения атомного пучка образуются выделенные направления. В проведенных нами экспериментах расстояние между тиглем и подложками составляло 240 мм, что соответствует максимальному отклонению падающего луча от нормали ~ 7°. Ранее считалось, что при столь малых углах наклона атомного пучка эффект «самозатенения» не должен проявляться на фоне других механизмов формирования одноосной магнитной анизотропии. Однако благодаря высокой чувствительности сканирующего ФМР-спектрометра удалось показать, что эффект от «косого» напыления не только ясно виден, но и является преобладающим механизмом, который определяет степень неоднородностей распределения магнитных параметров по площади образцов.
Таким образом, в работе исследовано влияние неоднородного распределения внешнего магнитного поля, а также наклонного падения пучка атомов на основные характеристики тонких пермаллоевых пленок, полученных вакуумным напылением. Показано, что магнитное поле, приложенное во время осаждения пленок, является основной причиной формирования направления оси легкого намагничивания в образцах, однако при этом установлено, что даже небольшое отклонение угла падения атомов от нормали к подложке оказывает достаточно сильное влияние на величину эффективной намагниченности насыщения и одноосной магнитной анизотропии.
Библиографические ссылки
1. Volkerts J. P. Magnetic Thin Films: Properties, Performance and Applications. Nova Science Publishers, Inc., 2011. 409 p.
2. Беляев Б. А., Изотов А. В. и др. Исследование тонких пленок и микрополосковых устройств на их основе // Известия вузов. Физика. 2010. Т. 53, № 9/2. С. 163-165.
3. Belyaev B. A, Izotov A. V., Leksikov A. A. Magnetic imaging in thin magnetic films by local spectrometer of ferromagnetic resonance // IEEE Sensors. 2005. Vol. 5. P. 260-267.
4. Праттон М. Тонкие ферромагнитные пленки. Ленинград : Судостроение, 1967. 266 с.
References
1. Volkerts J. P. Magnetic Thin Films: Properties, Performance and Applications. Nova Science Publishers, Incorporated, 2011. 409 p.
2. Beljaev B. A., Izotov A. V., i dr. Izvestija VUZov. Fizika, 2010, vol. 53, no 9/2, рр. 163-165.
3. Belyaev B. A, Izotov A. V., Leksikov A. A. Magnetic imaging in thin magnetic films by local spectrometer of ferromagnetic resonance // IEEE Sensors, 2005, vol. 5, pp. 260-267.
4. Prutton M. Thin Ferromagnetic Films. London: Butterworths, 1964. 270 p.
© Беляев Б. А., Изотов А. В., Соловьев П. Н., 2013
УДК 621.396.91/96
ВЛИЯНИЕ ПОМЕХОВОЙ ОБСТАНОВКИ НА КАЧЕСТВО РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ В МНОГОПОЗИЦИОННОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ
Н. П. Богомолов, И. Н. Корж
Сибирский федеральный университет Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
Исследованы алгоритмы централизованной траекторной обработки информации в центре обработки информации многопозиционной радиолокационной системы, основанные на алгоритме калмановской фильтрации. Приведены результаты имитационного моделирования первичной и вторичной обработок при различных значениях отношения сигнал/шум.
Ключевые слова: многопозиционная радиолокационная система, многоканальная калмановская фильтрация, отношение сигнал/шум.
THE INFLUENCE OF NOISE CONDITION ON THE GUALITY OF RADAR INFORMATION
IN MULTIWAY RADAR SYSTEM
N. P. Bogomolov, I. N. Korzh
Siberian Federal University 79, Svobodny prosp., Krasnoyarsk, 660041, Russia JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia
The algorithm of the central trajectory of information processing in the center of the rocker radar information processing system based on the Kalman filter algorithm Simulation results of the firstly and secondary treatments for different values of the signal / noise ratio.
Keywords: multiposition radar system, multichannel Kalman filtering, signal / noise
Развитие радиолокации в последние десятилетия шло под знаком резкого повышения требований к основным характеристикам радиолокационных станций (РЛС). Это и увеличение дальности обнаружения, и значительное увеличение точности, пропускной способности (при обслуживании многих целей), эффективности защиты от разного рода помех и др.
Несмотря на значительный прогресс в технике основных элементов устройства РЛС (антенн, передатчиков, приёмников и устройств обработки информации), возросшие требования во многих случаях не удаётся удовлетворить в рамках традиционного построения РЛС. Необходимо совершенствовать принципы построения радиолокационных станций и систем. Одно
