ИССЛЕДОВАНИЕ ФМР И СВР В ПЛЕНКАХ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ (FE-NI)-P

Чеканова Л.А. Мороз Ж.М. Карпенко С.А. Статья в формате PDF 144 KB В последние годы интенсивно изучаются материалы с нанокристаллической структурой (средний размер зерна около 10-100nm). Физические свойства их значительно отличаются от свойств их крупнокристаллических аналогов [1,2]. Особый интерес вызывает диапазон концентраций ~30ат% Ni, используемых на практике нанокристаллических пленок сплава Fe-Ni, где структурные и химические неоднородности обуславливают необычные физические свойства данных инварных сплавов. Эти неоднородности могут проявлять себя во флуктуациях основных параметров спиновой системы: намагниченности Ms, константы обменного взаимодействия Aeff, константы локальной магнитной анизотропии K. Информация о типе магнитных неоднородностей и их пространственной протяженности может быть получена из анализа спектров спиновых волн

Представленная работа посвящена экспериментальному исследованию методом спин-волнового резонанса (СВР) и ферромагнитного резонанса (ФМР) особенностей магнитных свойств нанокристаллических пленок сплава (Fe-Ni)-P(с размером зерна ~10 нм), синтезированных методом химического осаждения во всем диапазоне концентраций, который позволяет получать концентрацию вакансий близкую к предплавильному состоянию.

Впервые возможность возбуждения обменно-связанных спиновых волн однородным высокочастотным магнитным полем в тонкой магнитной пленке, намагниченной перпендикулярно плоскости, была предсказана Киттелем. Основой расчета явилась предложенная им модель однородно намагниченной ферромагнитной пленки с жестким закреплением спинов на ее поверхности. Дисперсионное соотношение в этом случае имело вид:

где w- частота внешнего переменного поля, g- магнитомеханическое отношение, Н - величина внешнего постоянного магнитного поля, А - постоянная обменного взаимодействия, k=pn/d (n - порядковый номер моды в спектре СВР, d - толщина пленки). В этом случае дисперсионный закон w(k) квадратичен по k и при постоянной частоте эксперимента w=const распределение резонансных полей пиков СВР также квадратично по k. Тангенс угла наклона зависимости Hi(n) определяется значением константы спин-волновой жесткости h=2A/M, где M- намагниченность насыщения. Спин волновая жесткость может быть легко измерена:

, а затем вычислена А.

Для неоднородных ферромагнетиков наблюдаются отклонения от квадратичного закона дисперсии для спиновых волн. Исследование подобных отклонений или модификаций закона дисперсии методом спин- волновой спектроскопии может служить источником важнейшей структурной информации [1]. Для ферромагнетика со случайно флуктуирующими в пространстве спиновыми параметрами - обменом А, намагниченностью М, анизотропией, флуктуации магнитных параметров приводят к характерным для данного параметра модификациям закона дисперсии. По типу модификации, по особым точкам спектра можно судить о характере флуктуаций (т.е. типе главного флуктуирующего параметра), радиусе корреляции флуктуаций и амплитуде (среднеквадратичном отклонении gi) флуктуаций параметров спиновой системы неоднородного ферромагнетика.

Для исследований были получены нанокристаллические пленки (Fe-Ni)-P в диапазоне концентраций Ni от 0 до 100%. Концентрация фосфора в образцах составляла 2 ат.%. Спектры СВР изучались на спектрометре x-band (f = 9,2 GHz) при комнатной температур.

На исследуемых пленках образцах были зафиксированы спектры СВР во всем диапазоне концентраций Ni. Измерены зависимости магнитных параметров Meff, DH от концентрации Ni причем зависимость Aeff(x) впервые определена в инварной области (35-40 ат.% Ni). Показано, что в инварной области наблюдается отклонение закона дисперсии w(k) от квадратичного закона, вызванные флуктуацией обменной константы «изломы по обмену». В области, далекой от инварной, наблюдается модификация w(k) обратного типа обусловленная флуктуациями намагниченности- «излом по намагниченности» [2].

Таким образом, нам впервые удалось методом химического осаждения получить макрооднородные и однофазные пленки на основе сплава Fe-Ni во всем диапазоне концентраций, пригодные для исследования методом СВР, что позволило зафиксировать смену типа доминирующего флуктуирующего параметра вблизи инварной области и определить размеры пространственной неоднородности флуктуаций обменной константы в инварной области и флуктуаций намагниченности вне этой области.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Игнатченко В.А., Исхаков Р.С., Чеканова Л. А., Изучение дисперсионного закона для спиновых волн в аморфных пленках методом СВР. // ЖЭТФ - 1978. ‑ Т.75, ‑С.653.
  2. Р.С. Исхаков, С.В. Столяр, Л.А. Чеканова, В.C. Жигалов // ФТТ, 2001, том 43, вып. 6, стр. 1072





В ОПЕК думают о Воронеже

16 апреля в Воронеже многое изменится. Рассматривая вопрос о вступлении России в ОПЕК, страны картеля решили открыть свое представительство именно в Воронеже, в проезде Тмирева. Александр Сергеевич Абрамов, как официальный представитель Администрации Президента, высоко оценил этот шаг, а Aлексaндp Кaлaшников , будущий глава представительства, пообещал как можно более выгодные результаты для обеих сторон.