Исследование магнитных свойств аморфных многослойных наноструктур [(CoFeB)60C40/SiO2]200 и [(CoFeB)34(SiO2)66/C]46 с помощью экваториального эффекта Керра

Аннотация

Магнитные свойства в аморфных многослойных наноструктурах [(CoFeB)₆₀C₄₀/SiO₂]₂₀₀ и [(CoFeB)₃₄(SiO₂)₆₆/C]₄₆ с разным содержанием магнитного сплава CoFeB в металлокомпозитных слоях и инверсным расположением неметаллических фаз С и SiO₂ в композитных слоях или в прослойках были исследованы магнитооптическими методами.
С помощью спектральных и полевых зависимостей экваториального эффекта Керра (ЭЭК) установлено, что в образцах обеих магнитных многослойных наноструктур (МНС) магнитооптический отклик и магнитный порядок определяются фазовым составом композитных слоев.
В образцах МНС [(CoFeB)₆₀C₄₀/SiO₂]₂₀₀ с послеперколяционным содержанием металлических кластеров в металлокомпозитных слоях максимальные абсолютные значения ЭЭК уменьшаются примерно в 2.5 раза по сравнению с исходным аморфным сплавом Co₄₀Fe₄₀B₂₀, в то время как полевые зависимости ЭЭК в образцах этой МНС обладает чертами, характерными для мягких ферромагнетиков.
В образцах другой МНС [(CoFeB)₃₄(SiO₂)₆₆/C]₄₆ с доперколяционным содержанием металлических кластеров в оксидной матрице SiO₂ металлокомпозитных слоев спектральные зависимости ЭЭК принципиально отличаются от ЭЭК исходного аморфного сплава Co₄₀Fe₄₀B₂₀ как по форме, так и по знаку. Полевые зависимости ЭЭК образцов этой МНС носят линейный характер, характерный для суперпарамагнетиков

ЛИТЕРАТУРА

1. Neugebauer C. A. Resistivity of cermet films
containing oxides of silicon. Thin Solid Films. 1970;6(6):
443–447. DOI: https://doi.org/10.1016/0040-6090(70)90005-2
2. Gittleman J. L., Goldstain Y., Bozowski S. Magnetic
roperties of granular nikel films. Physical Review
B. 1972;5(9): 3609–3621. DOI: https://doi.org/10.1103/physrevb.5.3609
3. Abeles B., Sheng P., Coutts M. D., Arie Y. Structural
and electrical properties of granular metal films.
Advances in Physics. 1975;24(3): 407–461. DOI: https://doi.org/10.1080/00018737500101431
4. Helman J. S., Abeles B. Tunneling of spin-polarized
electrons and magnetoresistance in granular Ni
films. Physical Review Letters. 1976;37(21): 1429–1433.
DOI: https://doi.org/10.1103/physrevlett.37.1429
5. Sheng P., Abeles B., Arie Y. Hopping conductivity
in granular Metals. Physical Review Letters,
1973;31(1): 44–47. DOI: https://doi.org/10.1103/physrevlett.31.44
6. Domashevskaya E. P., Builov N. S., Terekhov
V. A., Barkov K. A., Sitnikov V. G. Electronic
structure and phase composition of dielectric interlayers
in multilayer amorphous nanostructure[(CoFeB)60C40/SiO2]200. Physics of the Solid State.
2017;59(1): 168–173. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063783417010061
7. Domashevskaya E. P., Builov N. S., Terekhov V. A.,
Barkov K. I., Sitnikov V. G., Kalinin Y. E. Electronic
structure and phase composition of silicon oxide in
the metal-containing composite layers of a
[(Co40Fe40B20)34(SiO2)66/C]46 multilayer amorphous
nanostructure with carbon interlayers. Inorganic
Materials. 2017;53(9): 930–936. DOI: https://doi.org/10.1134/S0020168517090060
8. Домашевская Э. П., Буйлов Н. С., Лукин А. Н.,
Ситников А. В. Исследования межатомного взаимодействия в многослойных наноструктурах
[(CoFeB)60C40/SiO2]200 И [(CoFeB)34(SiO2)66/C]46 с композитными металлалсодержащими слоями методом ИК-спектроскопии. Неорганические Материалы. 2018;54(2): 153–159. DOI:
https://doi.org/10.7868/s0002337x18020069
9. Domashevskaya E. P., Builov N. S., Ivkov S. A.,
Guda A. A., Trigub A. L., Chukavin A. I. XPS and XAS
investigations of multilayer nanostructures based on
the amorphous CoFeB alloy. Journal of Electron
Spectroscopy and Related Phenomena. 2020;243:
146979–146989. DOI: https://doi.org/10.1016/j.elspec.2020.146979
10. Вонсовский С. В. Магнетизм. М.: Наука;
1971. 1032 с.
11. Gan’shina E., Granovsky A., Gushin V.,
Kuzmichev M., Podrugin P., Kravetz A., Shipil E. Optical
and magneto-optical spectra of magnetic granular
alloys. Physica A: Statistical Mechanics and its
Applications. 1997;241(1-2): 45–51. DOI: https://doi.org/10.1016/s0378-4371(97)00057-5
12. Gan'shina E. A., Kim C. G., Kim C. O., Kochneva
M. Yu., Perov N. S., Sheverdyaeva P. M. Magnetostatic
and magneto-optical properties of Co-based
amorphous ribbons. Journal of Magnetism and Magnetic
Materials. 2002;239(1-3): 484–486. DOI: https://doi.org/10.1016/s0304-8853(01)00665-5
13. Ганьшина Е. А., Вашук М. В., Виногра-
дов А. Н. и др. Эволюция оптических и магнитооп-
тических свойств в нанокомпозитах аморфный
металл-диэлектрик. Журнал экспериментальной и
теоретической физики. 2004;125(5): 1172–1183.
14. Shalygina E. E., Kharlamova A. M., Kurlyandskaya
G. V., Svalov A. V. Exchange interaction in
Co/Bi/Co thin-film systems with Bi interlayer. Journal
of Magnetism and Magnetic Materials. 2017;440:
136–139. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.12.144
15. Gan’shina E., Garshin V., Perova N., Zykov G.,
Aleshnikov A., Kalinin Yu., Sitnikov A. Magneto-optical
properties of nanocomposites ferromagnetic-carbon.
Journal of Magnetism and Magnetic Materials.
2019;470:135–138. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.11.038
16. Buravtsova V. E., Ganshina E. A., Kirov S. A., et.
al. Magnetooptical properties of layer-by-layer deposited
ferromagnet – dielectric nanocomposites. Materials
Sciences and Applications. 2013;4(4): 16–23. DOI:
http://dx.doi.org/10.4236/msa.2013.44A003
17. Stognei O. V., Kalinin Yu. E., Zolotukhin I. V.,
Sitnikov A. V., Wagner V., Ahlers F. J. Low temperature
behaviour of the giant magnetoresistivity in CoFeB –
SiOn granular composites. Journal of Physics: Condensed
Matter. 2003;15(24): 4267–4772. DOI: https://doi.org/10.1088/0953-8984/15/24/320
18. Стогней О. В., Ситников А. В., Анизотропия
аморфных наногранулированных композитов
CoNbTa−SiOn и CoFeB−SiOn. ФТТ. 2010;52:(12):
2356–2364. Режим доступа: https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/2061
19. Дунец О. В., Калинин Ю. Е., Каширин М. А.,
Ситников А. В. Электрические и магнитные свой-
ства мультислойных структур на основе компози-
та (Co40Fe40B20)33.9(SiO2)66.1. ЖТФ. 2013;83(9): 114–120.
Режим доступа: https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/11010
20. Гриднев С. А., Калинин Ю. Е., Ситников А. В.,
Стогней О. В. Нелинейные явления в нано- и микро-
гетерогенных системах. М.: БИНОМ, Лаборатория
знаний; 2012. 352 c.
21. Mørup S., Tronc E. Superparamagnetic relaxation
of weakly interacting particles. Physical Review
Letters. 1994;72(20): 3278–3285. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.72.3278
22. Coey J. M. D., Khalafalla D. Superparamagnetic
g-Fe2O3. Physica Status Solidi (a) 1972;11(1): 229–241.
DOI: https://doi.org/10.1002/pssa.2210110125
23. Brown W. F. Thermal fluctuations of a singledomain
particle. Physical Review. 1963;130(5): 1677–
1685. DOI: https://doi.org/10.1103/physrev.130.1677