Локальное ферромагнитное упорядочение в кристаллах типа висмута (стр. 2 из 2)
На кривых полевой зависимости восприимчивости cdirr(H), снятых на покрытиях Со-W со смешанной текстурой (осажденных при 26оС и 33оС) наблюдается два пика: первый-в полях ~ 32 кА/м, а второй - в полях ~ 48 кА/м, причем повышение температуры электролита приводит к относительному росту первого пика (Рис.). Дальнейшее повышение температуры электролита (свыше 33оС) приводит к росту только одного пика в области полей ~ 32 кА/м (кривые 4 и 5). Покрытие, полученное при Т=18°С, характеризуется одиночным пиком при ~ 16 кА/м. На кривых cdirr(H) покрытий Со-Р наиболее заметны два пика: в полях ~ 48 и 128 кА/м; первый заметно острее и выше второго. У образцов Со - 3ат.%Р происходит сдвиг первого пика в сторону больших полей (~64 кА/м), а второй пик исчезает. Покрытия Со-3.5 ат.% Р на кривой cdirr(H) имеют один довольно высокий и узкий пик в полях ~160 кА/м. Дальнейшее увеличение содержания фосфора в образцах вызывает снижение величины пиков в области полей ~ 160 кА/м и некоторый рост пиков в полях ~ 80 кА/м.
Рис.6. Кривые cdirr(H) покрытий Со-W (pH 6.4, h = 1мкм), полученных при различной температуре электролита, oС: 1-18, 2-26, 3-33, 4-37, 5-40.
Во всех исследованных покрытиях Со-W и Со-Р величина dМ(H)<0, что свидетельствует о магнитостатическом взаимодействии между магнитными составляющими покрытий [5,6]. Анализ кривых dМ(H) и cdirr(H) позволяет обнаружить связь процессов перемагничивания с текстурой и размером кристаллитов (агрегатоообразованием), опосредованную межкристаллитным магнитным взаимодействием. Прежде всего, появление двух пиков на кривых cdirr(Н) в покрытиях Со-Р и Со-Wможно связать с присутствием в покрытии, наряду с основной текстурой [00.1] и текстуры [10.0]. Следует учитывать также, что исследуемые покрытия состоят из кристаллитов, между которыми существует магнитостатическое взаимодействие, которое в случае пленок Co-W с текстурой [00.1] обусловлено в основном вкладом элементов субструктуры сферической формы [7] и которое объясняет отличие процессов перемагничивания в реальных магнитных материалах от предсказанных теоретическими моделями [8,9]. Так, в покрытиях со смешанной текстурой [00.1]+[10.0] (cлабой текстурой [001]) пик cdirr(H), соответствующий перемагничиванию кристаллитов с текстурой [00.1] лежит правее пика cdirr(H), соответствующего перемагничиванию кристаллитов с текстурой [10.0]. Изменение структурных характеристик (текстуры, микроструктуры) при изменении концентрации в растворе гипофосфита натрия (пленки Со-Р) или температуры электролита (20-30оC,пленки Со-W) приводит лишь к росту или падению величины того или иного пика, но не вызывает их существенного сдвига на оси полей. Т.е. наличие магнитостатического взаимодействия элементов микроструктуры в плоскости образцов в этом случае приводит к вовлечению в процесс перемагничивания интегрального магнитного момента кристаллитов как единого целого, а не только его плоскостной составляющей, что с учетом хаотического распределения осей «С» кристаллитов в плоскости образцов и обусловливает расположение пика cdirr(H), соответствующего перемагничиванию кристаллитов с текстурой [10.0] , в области меньших полей.
Подтверждением влияния межкристаллитного взаимодействия на процессы перемагничивания может служить и тот факт, что характер зависимости необратимой восприимчивости от поля cdirr(Н) для образцов Со-2 ат.% Р и Со-3 ат.% Р различен [6], хотя увеличение числа кристаллитов с ориентацией [00.1] относительно невелико. В этом случае с повышением концентрации гипофосфита натрия в электролите происходит не только усиление текстуры [00.1] в покрытиях, но и разрушение крупных зерен-агрегатов (размером ~700 нм), сопровождающееся более равномерным распределением мелких кристаллитов (размером ~ 10 нм) с ориентацией [10.0] и [00.1], образованием межзеренных границ с малой намагниченностью и увеличением магнитостатического взаимодействия между ними.
Различие магнитного поведения пленок с текстурой [00.1] и [10.0], проявляется и при отжиге исследованных покрытий. Термообработка покрытий Co-W при относительно невысоких температурах (~0.1Тпл) способствует снижению концентрации и перераспределению дефектов кристаллического строения и переходу образцов в более равновесное состояние, когда элементы субструктуры практически сливаются в единое целое. Такое совершенствование столбчатой структуры (уменьшение магнитного разделения элементов субструктуры) вследствие снижения концентрации дефектов, разложения гидроокиси приводит к уменьшению вклада элементов субструктуры в результирующее магнитостатическое взаимодействие пленок с текстурой [00.1] (при незначительном вкладе взаимодействия столбчатых кристаллитов). У образцов с текстурой [10.0] и преимущественно пластинчатым строением кристаллитов совершенствование структуры в процессе отжига не приводит к существенному изменению характера их микроструктуры, чем и обусловлено практически неизменное магнитное разделение кристаллитов.
В пленках сплавов Со-Р совершенствование текстуры [00.1] с ростом температуры отжига сопровождается постепенным усилением магнитостатического взаимодействия между кристаллитами, при этом характер изменения кривых dId/dH после отжига отражает более однородное магнитное состояние отожженных образцов. В этом случае отжиг дефектов, в частности дефектов упаковки, увеличивает в кристаллитах объем ГПУ фазы с ориентацией [00.1]. Возможен также незначительный вклад роста зародышей, благоприятно ориентированных по отношению к основной текстуре электрокристаллизации. Выход фосфора и дефектов кристаллического строения на границы зерен усиливают их магнитное разделение. В процессе отжига образца с наиболее совершенной исходной текстурой [00.1] (I002/I100 = 20, Со-3.5 ат.%Р) практически не изменяется степень ее совершенства и изолированности кристаллитов, так как большая их часть имеет основную ориентацию [001] и более низкую концентрацию дефектов упаковки.
Литература
1. В.М Рыжковский, В.И Митюк. Доклады НАНБ 50, 5, 53 (2006).
2. В.М Рыжковский, В.С. Гончаров, В.И Митюк, В.П. Глазков, В.А. Соменков. (в наст. сборнике).
3. В.И Митюк, В.М Рыжковский, Т.М. Ткаченко. Тезисы республиканской конференции «Современные научные проблемы физики конденсированных сред и астрономии», Брест, 19-20 апреля 2007 г.
4. А.Ф. Вуль, Б.М. Тодрис. Импульсный магнитометр для измерений в сильных магнитных полях под давлением.-Препринт ДонФТИ-88-23. Донецкий ФТИ. 27, (1988).
5. S. Mori, T. Kanomata, H. Yamauchi, S. Sakatsume, T. Kaneko. J. Appl. Phys. 32, S32-3, 273 (1993).
6. J. Smit, G. Nieuwenhuys, L. Jongh. Sol. St. Communica