• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Результаты измерений для многослойных пленок FeCo/FeCoN

Результаты измерений для многослойных пленок FeCo/FeCoN с различным содержанием кобальта представлены на рис. 5.2. С увеличением концентрации кобальта (рис. 5.2, а, б) возрастает магнитная индукция насыщения Bs и коэрцитивная сила Hc. Для всех многослойных пленок с невыдержанными в плазменной атмосфере азота железокобальтовыми слоями значения магнитной индукции и коэрцитивной силы (рис. 5.2, а, б, кривая 1) заметно больше аналогичных значений Вs и Hc. для многослойных пленок с выдержанными слоями FeCo в атмосфере плазменного азота в течение 10 с (рис. 5.2, а, б, кривая 2). Толщина слоев обоих видов рассматриваемых многослойных пленок примерно одинакова и равна 20 нм. Многослойные пленки без выдержки в плазме азота представляют собой набор слоев FeCo, последовательно осажденными в течение 20 с. Максимальное значение магнитной индукции насыщения для них равно 2,33 Тл, оно соответствует содержанию кобальта около 30% (ат.). Представленная зависимость магнитной индукции насыщения от процентного содержания кобальта внешне похожа на аналогичную зависимость массивного материала - сплава FeCo.

Процесс обработки железокобальтовых слоев в плазме азота, приводящий к диффузии атомов азота, влечет за собой уменьшение магнитной индукции насыщения. Максимальное значение Вs равно примерно 2 Тл при содержании кобальта 50% (ат.) (рис. 5.2, а, кривая 2).
Плазменная обработка слоев существенно влияет на коэрцитивную силу пленок FeCo/FeCoN: при концентрации кобальта менее 1%(ат.) коэрцитивная сила не превышает 100 А/м (рис. 5.2, б, кривая 2). При такой же концентрации кобальта Hс многослойных пленок с необработанными слоями составляет более 1000 А/м (см. рис. 5.2, б, кривая 1).



Рис. 5.2. Влияние содержания кобальта на магнитные и структурные свойства многослойных пленок

Для экспериментального исследования влияния плазменной обработки слоев на магнитные свойства многослойных пленок FeCo/FeCoN выбирались образцы с небольшим содержанием кобальта - 0-4,2 % (ат.). На рис. 5.2, в, г представлены зависимости магнитной индукции насыщения Bs и коэрцитивной силы Нс от времени выдержки t, определяющего продолжительность плазменной обработки слоев многослойной пленки FeCo/FeCoN. Кривые 1, 2, 3 и 4 данного рисунка соответствуют содержанию кобальта: 0; 1,4; 2,8; 4,2% (ат.).
Магнитная индукция насыщения Bs с возрастанием времени выдержки до 10 с монотонно падает для всех рассматриваемых многослойных пленок, т.е. пленок с различным содержанием кобальта.

Плазменная обработка слоев многослойной пленки FeCo/FeCoN до 8 с значительно уменьшает коэрцитивную силу. Для 8с в зависимости от содержания кобальта Hс равна от 90 до 180 А/м (см. рис. 5.2, г). Обработанные в течение 20 с многослойные пленки, не содержащие кобальта, т.е. пленки Fe/FeN, имеют самую низкую коэрцитивную силу - около 60 А/м. Плазменная обработка этих же пленок в течение 50 с и более увеличивает их коэрцитивную силу. По мере добавления кобальта интервал времени выдержки, в котором коэрцитивная сила относительно небольшая, постепенно сужается.

На основе рассмотренных экспериментальных результатов можно заключить, что содержание кобальта, равное 2,8% (ат.), для многослойных пленок FeCo/FeCoN при оптимальном времени плазменной обработки (5-7с) соответствует относительно высокой магнитной индукции насыщения Вs= 2,0 Тл и сравнительно низкой коэрцитивной силе, равной 120 А/м. Магнитная проницаемость этих пленок сравнительно высокая - более 2200, - и почти не изменяется при увеличении частоты вплоть до 20 МГц.

Рентгеноструктурный анализ показал, что пленки FeCo без плазменной обработки содержат а-( 110) и а-(200)-ориентированные фазы. Из рис. 5.2, д (кривая 1) видно, что зависимость отношения интенсивностей, соответствующих а-(200) и а-(100)-ориентированным фазам, от концентрации кобальта имеет максимум при содержании кобальта, примерно равном 5% (ат.). А это означает, что при таком содержании кобальта преобладает а-(200)-ориентированная фаза. С увеличением содержания кобальта размер d а-(110)-ориентированных кристаллитов почти не изменяется (см. рис. 5.2, д, кривая 2).

Для сравнения на рис. 5.2, д даны зависимости коэрцитивной силы Hc от концентрации кобальта для пленок FeCo/FeCoN (кривая 3) и FeCo (кривая 4). При уменьшении содержания кобальта от 30 до 0%(ат.) R для пленок FeCo/FeCoN убывает гораздо быстрее, чем для пленок FeCo. С возрастанием концентрации кобальта многослойных пленок FeCo/FeCoN магнитострикция насыщения монотонно возрастает (см. рис. 5.2, д, кривая 5).

Продолжительность плазменной обработки заметно влияет на распределение а-(200)- и а-(100)-ориентированных фаз. При обработке в течение 0-2 с формируется преимущественно одна а-(200)-ориентированная фаза. Наблюдение производилось для многослойных пленок FeCo/FeCoN с содержанием кобальта 2,8% (ат.). Для этих же пленок, обработанных в плазменной атмосфере азота в течение более 5 с, кроме относительно небольших максимумов, соответствующих а-(200)-ориентированной фазе, выявлены и сравнительно большие, но узкие максимумы а-(110)-ориентированной фазы. В многослойных пленках FeCo/FeCoN содержится и нитридная фаза. В плоскости поперечного сечения пленок хорошо просматривается их слоистая структура с вполне определенной периодичностью.

Кристаллическая структура многослойных пленок FeCo/FeCoN зависит от времени t плазменной обработки при изменении его в пределах 0-5 с, что видно из рис. 5.2, е, ж, где представлены соответствующие зависимости размера d кристаллически ориентированных зерен и параметра dg их решетки от времени t плазменной обработки - времени выдержки слоев в азотной плазме. С увеличением t от 0 до 5 с монотонно уменьшается размер кристаллических зерен и постепенно возрастает параметр решетки.

Размер кристаллических зерен многослойных пленок FeCo/FeCoN с содержанием Со, равным 2,8% (ат.), после плазменной обработки составляет около 6 нм. Для пленок, не подвергнутых плазменной обработке, средний размер кристаллических зерен значительно больше и составляет примерно 17 нм. Плазменная обработка в течение более 2 с приводит к увеличению параметра решетки примерно на 0,2%. В необработанных пленках наблюдаются относительно крупные зерна. В то же время на пленках, подвергнутых плазменной обработке, видна мелкодисперсная кристаллическая структура.

Применение вычислительных средств

Возможность сочетания ЭВМ с существующими и вновь создаваемыми машинами и системами машин освобождает человека...

читать далее

Совершенствование тонкопленочной технологии в течение последних десятилетий позволило разместить все большее...

читать далее

Туннельно-резонансные диоды

К наноэлектронным приборам относятся туннельно-резонансные диоды. По структуре они напоминают своеобразный сэндвич...

читать далее