THE INFLUENCE OF STRUCTURAL AND COMPOSITIONAL FACTORS ON THE REALIZATION OF THE EXCHANGE BIAS EFFECT IN (Cr-Mn)/Fe20Ni80

A. A. Feshchenko; Фещенко А. А.; M. E. Moskalev; Москалев М. Е.; S. V. Severova; Северова С. В.; A. N. Gorkovenko; Горьковенко А. Н.; V. N. Lepalovskij; Лепаловский В. Н.; N. V. Selezneva; Селезнева Н. В.; E. A. Kravtsov; Кравцов Е. А.; V. O. Vas'kovskiy; Васьковский В. О.

doi:10.31857/S0015323023601307

Влияние структурно-композиционных факторов на реализацию эффекта обменного смещения в пленках (Cr–Mn)/Fe₂₀Ni₈₀

Авторы: Фещенко А.А.¹, Москалев М.Е.¹, Северова С.В.¹, Горьковенко А.Н.¹, Лепаловский В.Н.¹, Селезнева Н.В.¹, Кравцов Е.А.¹^,2, Васьковский В.О.¹^,2
Учреждения:
1. Уральский федеральный университет им. Б.Н. Ельцина
2. Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН
Выпуск: Том 124, № 9 (2023)
Страницы: 830-837
Раздел: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
URL: https://bakhtiniada.ru/0015-3230/article/view/139486
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323023601307
EDN: https://elibrary.ru/YYTUSB
ID: 139486

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Изучено влияние ряда физических факторов на структурные и гистерезисные свойства многослойных пленок (Cr–Mn)/FeNi. По косвенным признакам установлено наличие антиферромагнетизма в слоях Cr–Mn при содержании Mn в пределах 20–40 ат. %. Показано, что в таких структурах может наблюдаться эффект обменного смещения, но только при толщине антиферромагнитного слоя более 40 нм. Исходной причиной низких “закрепляющих” свойств слоя Cr–Mn является его слабая магнитная анизотропия, на которую накладывается нестабильность в воспроизведении микроструктуры. Применение нагрева подложки при нанесении пленок повысило воспроизводимость параметров микроструктуры и гистерезисных характеристик, но привело к ослаблению эффекта обменного смещения, по-видимому, из-за изменений в структуре и составе межслойного интерфейса.

Ключевые слова

антиферромагнетик, ферромагнетик, слоистость, текстура, толщина, температура, коэрцитивная сила, поле обменного смещения, нагрев подложки

Список литературы

Gomonay E.V., Loktev V.M. Spintronics of antiferromagnetic systems // Low Temperature Phys. 2014. V. 40. № 1. P. 17–35.
Morales R., Flores A. N., Vargas N. M., Giuliani J., Schuller I.K., Monton C. Ultradense Arrays of Sub-100 nm Co/CoO Nanodisks for Spintronics Applications // ACS Appl. Nano Mater. 2020. V. 3. № 5. P. 4037–4044.
Xiong D., Jiang Y., Shi K., Du A., Yao Y., Guo Z., Zhu D., Cao K., Peng S., Cai W., Zhu D., Zhao W. Antiferromagnetic spintronics: An overview and outlook //Fundamental Research. 2022. V. 2. P. 522–534.
Radu F., Zabel H. Exchange bias effect of ferro-/antiferromagnetic heterostructures // Magnetic Heterostructures: Advances and Perspectives in Spinstructures and Spintransport. 2008. P. 97–184.
Nogués J., Schuller I.K. Exchange bias // J. Magn. Magn. Mater. 1999. V. 192. № 2. P. 203–232.
O’Grady K., Sinclair J., Elphick K., Carpenter R., Vallejo-Fernandez G., Probert M.I.J., Hirohata A. Anisotropy in antiferromagnets // J. Appl. Phys. 2020. V. 128. № 4. P. 040901.
O’Grady K., Fernandez-Outon L.E., Vallejo-Fernandez G. A new paradigm for exchange bias in polycrystalline thin films // J. Magn. Magn. mater. 2010. V. 322. № 8. P. 883–899.
Maki S., Adachi K. Antiferromagnetism and Weak Ferromagnetism of Disordered bcc Cr–Mn Alloys // J. Phys. Soc. Japan. 1979. V. 46. № 4. P. 1131–1137.
Venkatraman M., Neumann J.P. The Cr−Mn (Chromium-Manganese) system // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. 1986. V. 7. № 5. P. 457–462.
Feng W., Choi J., Dung D.D., Cho S., Hao X. Structural and magnetic phase diagrams of epitaxial Cr–Mn alloy thin films // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. № 7. P. 073915.
Soeya S., Hoshiya H., Fuyama M., Tadokoro S. Exchange coupling between ferromagnetic fcc Ni81Fe19 and antiferromagnetic bcc CrMnPt films // J. Appl. Phys. 1996. V. 80. № 2. P. 1006–1011.
Xi H., White R.M. Exchange coupling of NiFe/CrMnPtx bilayers prepared by a substrate bias sputtering method // J. Appl. Phys. 2000. V. 87. № 1. P. 410–415.
Soeya S., Hoshiya H., Arai R., Fuyama M. Effect of metallic additives (M) on the exchange coupling of antiferromagnetic CrMnMx films to a ferromagnetic Ni81Fe19 film // J. Appl. Phys. 1997. V. 81. № 9. P. 6488–6490.
Васьковский В.О., Фещенко А.А., Москалев М.Е., Лепаловский В.Н., Кравцов Е.А., Горьковенко А.Н. Влияние буферных покрытий на структурное состояние и магнитные свойства пленок (Cr–Mn)/Fe // Журнал технич. физики. 2023. Т. 93. № 5. С. 679–686.
Фещенко А.А., Москалев М.Е., Горьковенко А.Н., Лепаловский В.Н., Степанова Е.А., Кравцов Е.А., Васьковский В.О. Особенности проявления антиферромагнетизма сплава Cr–Mn в составе пленочных композитов типа (Cr–Mn)/Fe // ФТТ. 2023. Т. 65. № 6. С. 961–966.
Radu F., Zabel H. Exchange bias effect of ferro-/antiferromagnetic heterostructures // Magnetic Heterostructures: Advances and Perspectives in Spinstructures and Spintransport. 2008. P. 97–184.
Vas’kovskiy V.O., Kudyukov E.V., Svalov A.V., Balymov K.G., Maltseva V.E. Magnetic structure and macroscopic magnetic properties of Gd100–xCox films: Changing x from 0 to 100 // J. Magn. Magn. Mater. 2023. V. 565. P. 170254.
Tsunoda M., Takahashi H., Takahashi M. Systematic Study for Magnetization Dependence of Exchange Anisotropy Strength in Mn–Ir/FM (FM = Ni–Co, Co–Fe, Fe–Ni) Bilayer System // IEEE Trans. Magn. 2009. V. 45. № 10. P. 3877–3880.
Juraszek J., Fassbender J., Poppe S., Mewes T., Hillebrands B., Engel D., Kronenberger A., Ehresmann A., Schmoranzer H. Tuning exchange bias and coercive fields in ferromagnet/antiferromagnet bilayers with ion irradiation // J. Appl. Phys. 2002. V. 91. № 10. P. 6896–6898.
Smilgies D.M. Scherrer grain-size analysis adapted to grazing-incidence scattering with area detectors // J. Appl. Crystal. 2009. V. 42. № 6. P. 1030–1034.
Васьковский В.О., Кандаурова Г.С., Лепаловский В.Н., Сорокин А.Н., Тейтель Е.И., Щёголева Н.Н. Особенности электрических, магнитоэлектрических свойств и микроструктура пленок пермаллоя // Металлофизика. 1991. Т. 13. № 6. С. 107–115.