Файл: Сухвало, С. В. Структура и свойства магнитных пленок железо-никель-кобальтовых сплавов.pdf

потока пара вследствие сдвига эвтектической точки будут из­ меняться диапазоны условий, обеспечивающих в пленках ука­ занный тип стартовых характеристик. На рис. 78, б приводит­ ся другой предельный тип стартовых характеристик пленок с полосовой доменной структурой.

Основной особенностью стартовых характеристик, пока­ занных на рис. 78, а, является их пологий монотонный ход при увеличении напряженности вращающего поля, что может представить известный практический интерес для аналоговой записи информации. Поворот полосовой доменной структуры в направлении, близком к направлению вращающего поля, до­ стигается в этом случае при значительных напряженностях магнитного поля. Вращение полосовых доменов происходит в основном без нарушения параметров периодичности доменной структуры. Возможен выбор условий напыления, позволяю­ щих получить магнитные пленки с линейным ходом стартовой

р, мм от. ст.

Рис. 79. Зависимость крутизны стартовых характеристик вблизи поля стар­

250

характеристики и наклоном ее в 45—30° к горизонтальной оси в сравнительно широком диапазоне напряженностей вращаю­ щего поля.

О степени изменения стартовых характеристик в зависимо­ сти от технологических условий и особенностей процесса пере­ стройки полосовой доменной структуры в полях, ориентиро­ ванных перпендикулярно к полосовым доменам, можно судить по рис. 79, на котором показана картина изменения величины поля старта # ст и крутизны стартовой характеристики, опре­ деляемой как да/дНх , вблизи Нст в зависимости от остаточ­ ных давлений и плотности потока пара. Как можно видеть, область условий, в которых реализуется эвтектическая струк­ тура и наблюдается экстремальное изменение температуры плавления пленок, отмечается характерным аномальным из­ менением крутизны характеристики да/дНj_ и поля старта. Представляет интерес, что форма стартовой характеристики и величина поля старта четко сопоставимы со степенью термо­ динамического пересыщения. Из рис. 80 видно, что крутые стартовые характеристики и низкие стартовые поля наблю­ даются в пленках, полученных при относительно невысоких

Рис. 80. Изменение типа стартовых характеристик a=f{H± ) при вариации величины термодинамического пересыщения AZa (а — угол, поворота поло­ совых доменов под влиянием магнитного поля Я х , направленного перпен­ дикулярно к полосовым доменам в плоскости пленки)

251

Такого рода закономерности распространяются на пленки многих магнитных материалов (металлических ферромагнети­ ков, окислов, сульфидов, теллуридов и ряда других), получен­ ных напылением в вакууме с использованием термической, дискретной и ионно-плазменной методик получения паровой фазы. В качестве примера рассмотрим некоторые особенно­ сти доменной структуры железо-никель-кобальтовых пленок, характеристики которых формально наиболее неблагоприят­ ны для возникновения в них ЦМД. Выращивание пленок ука­ занных сплавов в диапазоне давлений 5- 10-4—5 -10~5 мм рт. ст. при температуре подложки 370—720°К, плотности потока пара 1020—1025 см_2-сек-1 и нормальном падении его на под­ ложку позволяет формировать в определенном интервале тол­ щин структуру ЦМД. Данные о возникновении такой структу­ ры в железо-никелевых пленках, полученных при наклонном осаждении, приведены в работе [381].

При изучении доменной структуры таких пленок методом порошковых фигур с помощью микроскопа NU-2E с увеличе­ нием в 2500 раз наблюдается следующая картина. В поликрн- сталлнческмх-пленках в размагниченном остаточном состоя­ нии развивается лабиринтный тип структуры с хаотически рас­ положенными извивающимися или мозаично располо­ женными полосами. При приложении строго нормально к плоскости пленки магнитного поля небольшой величины поло­ сы несколько сужаются. Увеличение напряженности перпен­ дикулярного поля до некоторой критической величины приво­ дит к разрыву полос и возникновению отдельных доменов произвольной формы, которые с ростом поля превращаются в цилиндрические, образуя плотноупакованные цепи (рис. 81, а и б), зачастую воспринимаемые при недостаточном разреше­ нии микроскопа за сплошные полосы. При дальнейшем уве­ личении перпендикулярного поля количество появившихся ЦМД уменьшается, и при насыщающем значении поля они исчезают. Первоначальные месторасположения полосовых доменов при исчезновении ЦМД после насыщения остаются слегка видимыми. При уменьшении перпендикулярного поля от насыщающего значения ЦМД возникают вновь (рис. 81, в

и г; рис. 82).

Следовательно, рассмотренная динамика преобразования доменной структуры поликристаллических железо-никелевых пленок в перпендикулярных полях формально подобна пове­ дению ЦМД, например в пластинах ортоферритов или грана­ тов. Наряду с этим имеют место и существенные различия.

В некоторых случаях в металлических пленках в остаточ­ ном состоянии или слабых перпендикулярных полях можно наблюдать два типа чередующихся между собой полосовых доменов: контрастные и менее контрастные, несколько более

253

чрезмерно большим диапазоном значений напряженности пер­ пендикулярного поля, отделяющего моменты появления и ис­ чезновения (назовем условно коллапса) ЦМД. В зависимости от условий получения и состава пленок напряженность поля возникновения ЦМД может колебаться от единиц до сотен эрстед, а поле разрушения (коллапса) —■от десятков до ты­ сяч эрстед. При насыщающем поле ЦМД исчезают не скачко­ образно, а в пределах некоторого диапазона полей, иногда не­ однородно по поверхности пленки, что может быть объяснено неоднородностью кристаллической структуры таких пленок. Часто встречаются пленки, в которых при уменьшении перпен­ дикулярного поля от насыщающего значения до нуля единич­ ные ЦМД, а в ряде случаев и большое их количество сохра­ няют близкую к цилиндрической форму, не сливаются в поло­ совые домены. В подобных случаях создается впечатление, что в пленках полосовой структуры нет и устойчиво существу­ ют только цепи плотноупакованных доменов различной фор­ мы — от цилиндрической до эллиптической. Такие домены, как правило, малоподвижны, по-видимому, связаны со струк­ турными дефектами и могут быть преобразованы в участки полосовых доменов лишь при тщательном размагничивании пленки.

Влияние магнитного поля, направленного в плоскости пленки, проявляется в ориентации лабиринтной или мозаичной остаточной доменной структуры в направлении действия поля. Если доменная структура разрывная, то ориентируются цепи, состоящие из отдельных изолированных доменов. Частичная ориентация ЦМД может происходить и при незначительном отклонении перпендикулярного поля от нормали из-за возник­ новения некоторой составляющей в плоскости пленки. Если в пленке существует дополнительно еще и планарная анизотро­ пия, то эффект ориентации в направлении оси этой анизотро­ пии усиливается. Домены при этом приобретают вытянутую форму. При изменении направления поля, параллельного плос­ кости пленки, и неизменном перпендикулярном поле происхо­ дит переориентация цепей ЦМД путем дрейфа отдельных до­ менов.

Как и в пластинах ортоферритов, ЦМД в напыленных плен­ ках возникают лишь в определенном интервале толщин. На рис. 83 показаны отдельные примеры перехода ЦМД через критические толщины. Диапазон толщин, в которых возника­ ли ЦМД в исследованных железо-никелевых пленках, в боль­ шей мере зависит не только от состава пленок, но и от условий кристаллизации. Причем эта зависимость характерна как для верхней, так и для нижней критических толщин.

Условия кристаллизации оказывают значительное влияние на параметры возникающих в напыленных пленках ЦМД, ъ

255