CC BY
112. Shimanskii A. F., Podkopaev O. I., Baranov V. N. Oxygen impurity in germanium single crystals determination by infrared spectrometry // Advanced Materials Research. 2015. Vol. 1101. P. 115-119. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.1101.115.
3. Claeys C. L., Simoen E. Germanium-based technologies: from materials to devices. Elsevier, 2007. 449 p.
4. Pajot B., Cleijaud B. Optical absorption of impurities and defects in semiconducting crystals electronic absorption of deep centres and vibrational spectra // Springer Science & Business Media, Berlin, 2013. Vol. 169. 510 p.
5. Бабич В. М., Блецкан Н. И., Венгер Е. Ф. Кислород в монокристаллах кремния. Кшв : 1нтерпрес ЛТД, 1997. 240 с.
References
1. Depuydt B., Theuwis A., Romandic I. Germanium: From the first application of Czochralski crystal growth to large diameter dislocation-free wafers (2006) Materials
Science in Semiconductor Processing (August-October). Vol. 9. Iss. 4-5. pp. 437-443.
2. Shimanskii A. F., Podkopaev O. I., Baranov V. N. Oxygen impurity in germanium single crystals determination by infrared spectrometry. Advanced Materials Research. Vol. 1101 (2015), pp. 115-119. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.1101.115
3. Claeys C. L., Simoen E. Germanium-based technologies: from materials to devices. Elsevier, 2007. 449 p.
4. Pajot B., Cleijaud B. Optical absorption of impurities and defects in semiconducting crystals electronic absorption of deep centres and vibrational spectra. Springer Science & Business Media, 2013. 510 p.
5. Babich V. M., Bletskan N. I., Venger E. F. Kislorod v monokristallakh kremniya [Oxygen in silicon single crystals]. Kiev: Interpres LTD, 1997. 240 p. (In Russ.)
© Павлюк Т. О., Филатов Р. А., Городищева А. Н., Ултургашева А. В., 2015
УДК 537.624; 537.638
СИНТЕЗ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК [(CoP)soft/NiP/(CoP)hard/ NiP]n Г. С. Патрин1,2, Я. Г. Шиян1,2*, К. Г. Патрин1,2, Г. Ю. Юркин1
1Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/38 2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79.*E-mail: yashiyan@sfu-kras.ru
В многослойных пленках Co-Ni-P обнаружено изменение формы петли намагничивания при сопряжении магнитомягкого и магнитожесткого слоев, введение немагнитной прослойки влияет на перемагничивание структуры. Делается вывод о необходимости учета биквадратичного взаимодействия при рассмотрении межслоевых взаимодействий.
Ключевые слова: магнитные гетероструктуры, петля гистерезиса, межслоевое взаимодействие, магнитная пружина.
SYNTHESIS AND MAGNETIC PROPERTIES OF [(CoPWNiPACoPVrd/ NiP]n FILMS
G. S. Patrin12, Ya. G. Shiyan12*, K. G. Patrin12, G. Yu. Yurkin1
1L. V. Kirensky Institute of Physics SB RAS 50/38, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation
2 Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation. *E-mail: yashiyan@sfu-kras.ru
While studying the Co-Ni-P multilayers we found the variation in the shape of magnetization loop at the conjugation of magnetically soft and magnetically hard layers. The insertion of a nonmagnetic spacer significantly affects magnetization reversal in the structure. We conclude that it is necessary to take into account the biquadratic interaction in studying the interlayer coupling.
Keywords: magnetic heterostructures, hysteresis loop, interlayer coupling, magnetic spring.
Интерес к системам, обладающим спин-вентиль- применение в космических спутниках и авиационной ным эффектом, обусловлен их использованием в уст- технике. Пленочные системы, состоящие из чере-ройствах спиновой электроники [1], например, спин- дующихся слоев магнитомягкого (ММ) и магнитоже-тронные датчики или модули памяти, находящие сткого (МЖ) материалов, в которых за формирование
Решетнеескцие чтения. 2015
магнитного состояния отвечает межслоевое взаимодействие, являются подходящими объектами для решения этой задачи. При сопряжении ферромагнитных ММ и МЖ-слоев возникает состояние типа «магнитной пружины», процесс намагничивания проходит через определенные стадии, и петля гистерезиса имеет характерную форму [2]. В случае когда межслоевое взаимодействие является регулируемым, есть основание ожидать новых проявлений в процессе намагничивания, что может иметь практическое значение.
Пленки [(Со№РХой/№Р/(СоР)ьап1]п получены методом химического осаждения. Содержание фосфора во всех слоях составляло 8 % ат. В МЖ-слое СоР был в гексагональном поликристаллическом состоянии, ММ-слой СоМ1Р - в аморфном состоянии с содержанием никеля 30 % ат. и кобальта 70 % ат, промежуточный немагнитный слой М1Р - в аморфном состоянии. Толщины слоев контролировались методом рентгеновской спектроскопии и выбирались по условию сравнимости энергии межслоевого взаимодействия с магнитной энергией ферромагнитного слоя. Измерения магнитных свойств проводились на установке МРМ8-ХЬ и на вибрационном магнетометре, работающем в диапазоне температур 78-900 К и в полях < 17 кОе. В эксперименте магнитное поле лежало в плоскости пленки.
Исследовались две серии пленок: I - оба магнитных слоя имели толщину / = 4 нм и = 0 нм и II - оба магнитных слоя имели толщину t = 5 нм и = 2 нм.
Для одиночного ММ-слоя СоР^к температурное поведение петель намагниченности носит характер, типичный для магнитомягкого ферромагнетика, для одиночного МЖ-слоя СоРым поведение также является ферромагнитным. Ситуация заметно меняется для многослойной структуры [(Со№Р)8ой;/(СоР)ьаг4]п. Так, для п = 1 видно (рис. 1, а), что кривая намагничивания имеет вид наложения двух петель: внутренняя петля уширена по сравнению с исходной магнитомягкой кривой, внешняя кривая заметно сужена, что характерно для структур типа магнитной пружины [3]. При дальнейшем увеличении числа пар кривая намагниченности снова становится сглаженной, без ступеней и перетяжек, но гораздо более узкой (рис. 1, б).
Введение немагнитного слоя №Р заметно меняет ситуацию. При малых значениях п, суммарная ширина петли больше, чем в случае % = 0 пт (рис. 2, а). Для пленок с п > 10 ширина гистерезиса уменьшается при увеличении количества блоков структуры (рис. 2, б), однако ступенчатый вид кривой намагничивания сохраняется. Эффект магнитной пружины проявляется сильнее по мере увеличения числа структурных блоков.
Рис. 1. Полевая зависимость намагниченности (А) для пленок [СоР/Со№Р]п а - двухслойная пленка (п = 1), б - многослойная пленка (п = 5)
Рис. 2. Полевая зависимость намагниченности (А) для пленок [(СоР)5о£1/Ы1Р/(СоР)Ьа1а/Ы1Р]п: а, б - п = 1, 20 соответственно. • - Т = 4,5 К, о - Т = 50 К, ▲ - Т = 100 К, 0 - Т = 250 К
Для оценочного анализа мы используем результаты двухслойной пленки. Такой анализ допустим в приближении среднего поля, когда в рамках модели сплошной среды оправдан предельный переход к подрешеточному рассмотрению (магнитомягкая и магнитожесткая подрешетки). При таком подходе, а также по условию, что намагниченности и внутри-слоевые обмены МЖ и ММ-слоев равны друг другу, коэрцитивная сила структуры (Нс) дается выражением [4]:
Нс = (2*КЫ - 2*Кф)К4МА), (1),
где Киага и Кцф - константы анизотропии, М^ и Миага - намагниченности для ММ и МЖ-слоев соответственно. Видно, что по сравнению с коэрцитивной силой однодоменной частицы в теории 8йпег-WoЫfarth (Нс = 2*К/М), в случае магнитной пружины величина Нс в разы меньше, что и наблюдается экспериментально.
На температурной зависимости Нс(Т) в низкотемпературной её части наблюдается максимум, однако конкуренции анизотропий в (1) явно недостаточно для объяснения экспериментальных данных. Также при температурах Т < 200 К наблюдается осцилляция величины Нс в зависимости от числа блоков (п) в многослойной структуре. По мере увеличения п уменьшается не только Нс, но и величина высокополевой ступеньки на зависимости М(Н), что может быть истолковано как уменьшение количества высококоэрцитивной фазы в структуре. Однако контрольные измерения толщины на разных стадиях нанесения слоев показывают, что толщины ни МЖ, ни ММ-слоев не меняются.
В отличие от двухслойной структуры, где ММ-слой «пришпилен» к МЖ-слою и разворот намагниченности начинается на свободной поверхности ММ-слоя, в нашем случае ММ-слой находится между слоями МЖ-материала, и наиболее чувствительная к влиянию магнитного поля область в ММ-слое находится в его центральной части. Относительная податливость ММ-слоя воздействию магнитного поля может быть обусловлена наличием отрицательного биквадратичного взаимодействия на границе раздела разных материалов. В этом случае на границе раздела уже реализуется развернутое состояние намагниченности Msoft, которое «тянет» за собой намагниченность МЖ-слоя, что ведет к более быстрому намагничиванию этого слоя. И тогда действительно маг-нитожесткой остается только центральная часть этого слоя. Пожалуй, первое сообщение о биквадратич-ном обмене между двумя ферромагнитными МЖ и ММ-слоями приведено в работе [5].
References
1. Zutic I., Fabian J., Das Sarma S., Rev. Mod. Phys. 76, 323 (2004).
2. Bader S. D. Rev. Mod. Phys. 78, 1 (2006).
3. Gornakov V. S., Kabanov Yu. P., Nikitenko V. I., Tikhomirov O. A., Shapiro A. I., Shul R. D. JETP. 99, 602. (2004).
4. Suess D. JMMM.308, 183 (2007).
5. Vlasko-Vlasov V. K., Welp U., Jiang J. S., Miller D. J., Crabtree G. W., Bader S. D. Phys. Rev. Lett. 86, 4386 (2001).
© Патрин Г. С., Шиян Я. Г., Патрин К. Г., Юркин Г. Ю., 2015
УДК 661.693+661.865
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ГЕРМАНИЯ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ
В МИНЕРАЛЬНОМ СЫРЬЕ
О. И. Подкопаев1, С. А. Копыткова1, Е. С. Балакчина3, А. Ф. Шиманский2, Е. Д. Кравцова3
1АО «ГЕРМАНИЙ» Российская Федерация, 660027, г. Красноярск, Транспортный проезд, 1/107
E-mail: gelkp@mail.ru
2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31.
Е-mail: shimanaf@mail.ru
3Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79. Е-mail: dagrievna@mail.ru
Предложена методика выполнения измерений концентрации германия и редкоземельных металлов в минеральном сырье. Установлено, что среднее содержание германия в лигнитах Нижнего Приангарья составляет 200 г/т, концентрация редкоземельных металлов достигает 25 г/т.
Ключевые слова: сырье, лигнит, германий, редкоземельные металлы, атомно-эмиссионная спектроскопия, методика выполнения измерений.
