1.4.3 Металлические аморфные пленки

1.4.3.1 Природа магнитного упорядочения и структура.

Аморфные пленки сплавов редкоземельных и переходных металлов (РЗ-ПМ) обычно описывают общей формулой (R_1-хMe_х)_1-уZ_y, где R— редкоземельный или немагнитный элемент, используемый для замещения; Me — один из переходных металлов (Mn, Fe, Со, Ni); Z — немагнитный элемент (Мо, Сu, Аu, Ск), вводимый для обеспечения разнообразия свойств. Для краткости эту форму часто записывают как R—Me—Z.

Возникновение самопроизвольной намагниченности в сплавах РЗ-ПМ обусловлено наличием 3d-орбиталей в атомах переход­ных металлов и 4f-орбиталей в атомах редкоземельных металлов, а также наличием сил обменного взаимодействия, вызывающих магнитное упорядочение элементарных магнитных моментов ато­мов. В этих материалах имеют место три типа обменных взаимодействий: редкоземельных атомов между собой, атомов пе­реходных металлов между собой и редкоземельных атомов с ато­мами переходных металлов. Самым слабым вследствие своего косвенного характера является обменное взаимодействие между редкоземельными атомами, а самым сильным — взаимодействие между атомами переходных металлов, превосходящее первое больше чем на порядок и определяющее значение температуры Нееля Т_н (часто эту температуру для аморфных пленок называют температурой Кюри Т_к). Сила обменного взаимодействия редко­земельных атомов с атомами переходных металлов является промежуточной, но она определяет значение температуры ком­пенсации магнитного момента T_кмм. Каждое из этих обменных взаимодействий является в зависимости от расстояния между атомами положительным или отрицательным [1].

1.4.3.2 Одноосная анизотропия.

Хотя массивные образцы аморфных сплавов редкоземельных элементов с железом не имеют заметной макроскопической анизотропии, тонкие аморфные пленки определенных составов обладают одноосной анизотропией с осью легкого намагничивания, перпендикулярной поверхности пленки. Одноосная анизотропия в аморфных пленках сильно зависит от условий их получения, поэтому, применяя различные режимы роста этих пленок, можно получать необходимую анизотропию.

Рис. 1.26. Константа одноосной анизотропии аморфных пленок до (сплошные линии) и после (штриховые линии) отделения от подложки: a Gd - Со; б- Tb - Fe; в - Gd - Fe

Максимум константы одноосной анизотропии К_одн в аформных пленках наблюдается для пленок Gd — Со и Tb — Fe, отделенных от подложки (рис. 1.26, а, б). Однако для пленок Gd — Fe в этих условиях /К_одн имеет минимальное значе­ние (рис. 1.26, в) . Более того, для пленок одного и того же состава, полученных разными методами, концентрационная за­висимость константы одноосной анизотропии может быть различ­ной. Так, для пленок Tb —Fe с очень малым содержанием аргона, полученных методом магнетронного распыления, максимум К_одн наблюдается вблизи компенсационного состава. Вместе с тем в пленках Tb — Fe с содержанием арго­на, полученных методом катодного распыления, вблизи компенса­ционного состава значение К_одн минимально.