Khả năng điều khiến dị hướng từ theo phương vuông góc trong màng mỏng đa lớp [Co/Pd]

Tóm tắt: Các màng mỏng đa lớp [Co/Pd] có dị hướng từ vuông góc cao thu hút được sự quan tâm đặc biệt do khả năng ứng dụng trong thiết bị ghi từ mật độ cao. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành khảo sát một cách hệ thống sự phụ thuộc của dị hướng từ vuông góc vào các thông số cấu trúc của màng mỏng đa lớp [Co(tCo)/Pd(tPd)]N như số lớp (N), chiều dày của lớp Co (tCo) và chiều dày của lớp Pd (tPd). Mối liên hệ giữa đặc trưng cấu trúc và tính chất từ như lực kháng từ (HC), từ độ bão hòa (MS) và hằng số dị hướng từ (KU) trong các màng đa lớp này cũng được bàn luận chi tiết.

pdf11 trang | Chia sẻ: thanhle95 | Lượt xem: 366 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Khả năng điều khiến dị hướng từ theo phương vuông góc trong màng mỏng đa lớp [Co/Pd], để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 66, 4 - 2020 171 KHẢ NĂNG ĐIỀU KHIẾN DỊ HƯỚNG TỪ THEO PHƯƠNG VUÔNG GÓC TRONG MÀNG MỎNG ĐA LỚP [Co/Pd] Cao Thị Thanh Hải1, Vũ Hồng Kỳ2, Nguyễn Thị Thanh Thủy1, Nguyễn Thị Huế1, Đinh Hùng Mạnh1, Đỗ Khánh Tùng2, Nguyễn Thanh Hường2, Nguyễn Thị Ngọc Anh2,3* Tóm tắt: Các màng mỏng đa lớp [Co/Pd] có dị hướng từ vuông góc cao thu hút được sự quan tâm đặc biệt do khả năng ứng dụng trong thiết bị ghi từ mật độ cao. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành khảo sát một cách hệ thống sự phụ thuộc của dị hướng từ vuông góc vào các thông số cấu trúc của màng mỏng đa lớp [Co(tCo)/Pd(tPd)]N như số lớp (N), chiều dày của lớp Co (tCo) và chiều dày của lớp Pd (tPd). Mối liên hệ giữa đặc trưng cấu trúc và tính chất từ như lực kháng từ (HC), từ độ bão hòa (MS) và hằng số dị hướng từ (KU) trong các màng đa lớp này cũng được bàn luận chi tiết. Từ khóa: Màng đa lớp Co/Pd; Màng mỏng từ đa lớp; Dị hướng từ vuông góc. 1. MỞ ĐẦU Các thiết bị ghi từ và lưu trữ thông tin đã và đang được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực công nghệ, cũng như trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. So với các thiết bị Spintronics truyền thống sử dụng các vật liệu từ có dị hướng từ nằm trong mặt phẳng, các thiết bị Spintronics thế hệ mới dựa trên các vật liệu từ có dị hướng từ vuông góc với mặt phẳng (PMA) gần đây thu hút được sự quan tâm nhờ có nhiều ưu điểm nổi trội như ít phụ thuộc vào hình dạng, độ ổn định nhiệt cao, mật độ dòng điện cần cho quá trình vận chuyển dòng spin thấp, mật độ lưu trữ siêu cao và kích thước linh kiện giảm đáng kể [1-5]. Trong các vật liệu sắt từ có dị hướng từ vuông góc (các hợp kim chứa nhóm kim loại chuyển tiếp như CoPt, CoPd, FePt, hay các màng mỏng đa lớp [Co/Ni], [Co/Pd], [Co/Pt], ), màng đa lớp [Co/Pd] thu hút được sự quan tâm bởi có thể chế tạo ở nhiệt độ phòng, có tính dị hướng vuông góc tốt, từ độ bão hòa cao, trường khử từ cao và dễ dàng điều khiển được dị hướng từ thông qua điều khiển các thông số cấu trúc của các lớp vật liệu [6-10]. Mặc dù vậy, các nghiên cứu chi tiết về khả năng điều khiển dị hướng từ vuông góc (trường khử từ HC, hằng số dị hướng KU, từ độ bão hòa MS) theo các thông số cấu trúc trong hệ vật liệu này vẫn còn ít và chưa có tính hệ thống cao. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành chế tạo và khảo sát các đặc trưng cấu trúc cũng như tính chất từ của màng mỏng đa lớp [Co(tCo)/Pd(tPd)]N theo các thông số cấu trúc như: i) số lớp N, ii) chiều dày của lớp Co (tCo) và iii) chiều dày của lớp Pd (tPd) một cách hệ thống nhằm đánh giá khả năng điều khiển dị hướng từ vuông góc trong màng mỏng đa lớp loại này. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Phương pháp chế tạo màng mỏng đa lớp Các mẫu màng đa lớp [Co(tCo)/Pd(tPd)]N được chế tạo trên hệ phún xạ DC magnetron (AJA International, Inc., USA). Hệ phún xạ có chân không cơ sở cao ~10-7 Pa và áp suất khí Ar khi phún xạ là 6,7 Pa. Đế phún xạ là đế silic (Si) có phủ một lớp oxit silic SiO2 dày khoảng 1000 nm trên bề mặt. Quá trình phún xạ được thực hiện lần lượt như sau: Đầu tiên lắng đọng một lớp Ta với chiều dày 5 nm tiếp đó đến lớp Pd có chiều dày 3 nm lên đế Si. Lớp màng kép Ta/Pd này được sử dụng như lớp tạo mầm cho các lớp vật liệu chính. Sau lớp màng kép Ta/Pd, các lớp vật liệu chính Co và Pd cần nghiên cứu được lắng đọng lần lượt, lớp kép Co/Pd được lắng đọng lặp lại tùy theo số lớp (N) cần khảo sát. Cuối cùng lớp kép Pd/Ta (với chiều dày giống như lớp kép tạo mầm) được phủ lên trên cùng. Lớp tạo Vật lý C. T. T. Hải, , N. T. N. Anh, “Khả năng điều khiến trong màng mỏng đa lớp [Co/Pd].” 172 mầm kép Ta/Pd được sử dụng nhằm mục đích tăng cường hướng mọc tinh thể (111) của Co/Pd. Trong khi lớp phủ kép Pd/Ta ở trên cùng dùng để chống ôxi hóa cho màng đa lớp Co/Pd [11, 12]. Công suất phún xạ đối với Co là 37,5 W và đối với Pd là 87,5 W tương ứng với tốc độ lắng đọng của Co là 0,18 Å/s và với Pd là 0,46 Å/s. Tốc độ lắng đọng chậm này để đảm bảo sự lắng đọng là đồng đều trong từng lớp, đảm bảo mức độ xen kẽ giữa Co- Pd ở bề mặt tiếp giáp thấp và tạo ra lớp tiếp xúc giữa các lớp Co và Pd là sắc nét [13]. Việc lắng đọng các mẫu màng đa lớp được thực hiện ở nhiệt độ phòng. Để khảo sát dị hướng từ vuông góc theo các thông số cấu trúc số lớp N, chiều dày tCo của lớp Co và chiều dày tPd của lớp Pd, chúng tôi tiến hành chế tạo 3 hệ mẫu có cấu trúc và độ dày danh định như sau: Hệ mẫu 1: [Co(0,5 nm)/Pd(1,0 nm)/]N với N = 1, 2, 3, 10 (ký hiệu [Co/Pd]N); Hệ mẫu 2: [Co(tCo)/Pd(1,0 nm)]5 với tCo = 0,3 - 1,0 nm (ký hiệu [Co(tCo)/Pd]; Hệ mẫu 3: [Co(0,5 nm)/Pd(tPd)]5 với tPd = 0,6 - 2,0 nm (ký hiệu [Co/Pd(tPd)]. Các lớp đệm Ta/Pd và lớp phủ Pd/Ta là như nhau trong tất cả các hệ mẫu với các thông số được miêu tả ở trên. Ngoài 3 hệ mẫu trên, một mẫu màng mỏng đa lớp [Co(0,5 nm)/Pd(1,0 nm)]5 (ký hiệu [Co/Pd]) được chế tạo và sử dụng như mẫu đại diện. Mẫu này được chọn với các thông số cấu trúc số lớp N = 5, chiều dày của lớp Co tCo = 0,5 nm và chiều dày của lớp Pd tPd = 1 nm. Mẫu này sau khi chế tạo sẽ được phân tích kỹ các đặc trưng về cấu trúc và tính chất từ, và sẽ được sử dụng như mẫu đại diện [Co/Pd]. Các mẫu màng đa lớp khác, dựa trên cơ sở mẫu đại diện, với các thông số cấu trúc về số lớp, chiều dày các lớp thay đổi xung quanh giá trị của mẫu đại diện cũng sẽ được chế tạo, khảo sát và so sánh với mẫu đại diện này. 2.2. Các phương pháp khảo sát đặc trưng tính chất Các màng mỏng đa lớp [Co(tCo)/Pd(tPd)]N sau khi chế tạo được tiến hành khảo sát đặc trưng cấu trúc và tính chất từ một cách hệ thống. Cấu trúc tinh thể của các mẫu được xác định thông qua giản đồ nhiễu xạ tia X đo bằng phương pháp nhiễu xạ bột trên hệ X’pert Pro với điện áp 45 kV và dòng điện 40 mA, sử dụng bức xạ Cu-Kα (bước sóng λ=1,2518 Å). Để khảo sát dị hướng từ vuông góc, chúng tôi tiến hành đo đường cong từ hóa của các mẫu trong từ trường song song và vuông góc với mặt phẳng mẫu trên hệ từ kế mẫu rung (VSM) với từ trường cực đại đạt 14 kOe. Tất cả các phép đo đặc trưng cấu trúc và tính chất từ được tiến hành ở nhiệt độ phòng. 3. KẾT QUẢ, THẢO LUẬN 3.1. Đặc trưng cấu trúc và tính chất từ của mẫu màng đa lớp đại diện [Co/Pd] 3.1.1. Đặc trưng cấu trúc Hình 1 là kết quả đo XRD của mẫu đại diện, mẫu màng mỏng đa lớp [Co/Pd]. Phân tích định tính pha cho thấy có sự tồn tại của các pha tinh thể Ta, Pd, Co/Pd trong mẫu. Các đỉnh nhiễu xạ được mở rộng khá mạnh so với các đỉnh của pha tinh thể chuẩn. Sự mở rộng đỉnh này có thể do hiệu ứng kích thước nano (chiều dày của các lớp màng là rất mỏng) và sự chồng chập giữa các đỉnh. Kết quả XRD chỉ ra sự tồn tại của lớp α-Ta (110) với đỉnh nhiễu xạ đặc trưng ở góc 2θ = 38,5o, α-Ta (111) với đỉnh nhiễu xạ đặc trưng ở góc 2θ = 39,9o và β-Ta (212) với đỉnh nhiễu xạ đặc trưng xuất hiện ở góc 2θ = 39,2o [11]. Đỉnh nhiễu xạ có cường độ mạnh ở khoảng 40,8° là sự chồng chập của đỉnh nhiễu xạ Pd (111) và Co/Pd (111). Vị trí đỉnh nhiễu xạ Co/Pd (111) này nằm giữa đỉnh nhiễu xạ của Pd (111) tinh khiết ~ 40,8o và đỉnh nhiễu xạ của Co (111) tinh khiết ~ 44,4o. Theo một số nghiên cứu, vị trí đỉnh Co/Pd (111) sẽ phụ thuộc vào chiều dày của các lớp cũng như số lớp trong màng đa lớp [15, 16]. Hướng (111) của Co/Pd cũng là hướng thể hiện tính dị hướng từ vuông góc mạnh hơn các hướng khác. Hướng ưu tiên này thường được thể hiện đặc biệt Nghiên c Tạp chí Nghi mạnh khi m 3.1.2. Tính ch Hình 2. v đại diện [Co (OOP) v phương này. K song v song song lên t phương d đột ngột (độ v bằng với giá trị của lực kháng từ, H nghiên c trong cá yếu l đa l ới bề mặt mẫu (đ Để xác định dị h à do quá trình quay mômen [18]. K ớp n ới m c màng đa l ứu khoa học công nghệ Đư ới bề mặt mẫu. H ặt phẳng mẫu l ễ. Đ ứu tr ày c ên c àng đa l ất từ ờng /Pd] trong t ư ư ũng ph ứu KH&CN Hình 1 cong t ết quả chỉ ra rằng, với m ới 12 kOe, trong khi ph ờng cong từ hóa theo ph uông c ớc đây rằng ớp [Co/Pd] mọc tr ường m ư ớp Co/Pd có dị h ù h ừ hóa trong mẫu đại diện [Co/Pd] theo hai ph ớng từ vuông góc, chúng tôi tiến h ủa đ ợp với kết quả phân tích cấu trúc từ giản đồ nhiễu xạ tia X ở tr . Gi àu đen) và (b) vuông góc (OOP) v ừ tr à phương khó, và t ư quân s ản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu đại diện [Co/Pd]. ường l ình 2 (a) và 2 (b) bi ờng từ hóa gần nh , quá trình M /M S M /M S (a) (b) -15000 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 M /M S -3000 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 M /M S ự, Số ên t ên l ới 14 kOe theo ph a đ ướng từ vuông góc cao v OOP 66 ớp đệm Ta/Pd [17]. àng đa l ương vuông góc cho th = H ảo từ theo ph ết quả dị h -7500 I P -1500 , 4 ương t C - 20 ớp [Co/Pd] đ ừ tr ư b = 750 Oe. K H (Oe) H (Oe) 20 ểu diễn đ ường cần thiết để từ hóa mẫu theo ph ừ hóa vuông góc với mặt phẳng mẫu l ằng 1) nói cách khác giá trị tr ư 0 0 ương vuông góc s ớng từ vuông góc cao trong mẫu m ành đo đư ương song song (IP) và vuông góc 7500 1500 ới bề mặt mẫu (đ ư ết quả n ờng cong từ hóa đo theo hai ã ch à quá trình 15000 3000 ế tạo, ph ấy quá tr ương: (a) song song (IP) ờng cong từ trễ của mẫu ày phù h ẽ diễn ra rất đột ngột ư ương t ình đảo từ xảy ra chủ ờng m đ ợp với một số ừ hóa song ảo từ xảy ra ường đảo từ àu đ 173 ỏ). ương àng à ên. 174 Theo k thể mẫu, chúng hư song song và vuông góc v giao nhau g tính theo công th của mẫu đo đ [Co/Pd] đ hoàn toàn phù tính ch Co/Pd) khác nhau c 3.2. 3.2.1. =1,0 nm và thấy các m độ mạnh ở góc 2 cũng tăng r N góc 2 (111) tinh khi Đi bởi cấu trúc C. T. T. H ưu tiên là hư Từ các đ ớng từ hiệu dụng K Trong Để đánh giá vai tr Ảnh h Hình 3 Kết quả đo XRD của các m tăng, v ều n ết quả phân tích XRD, mẫu m ất từ, các mẫu với thông số cấu trúc (chiều d Ảnh h θ t ày k đó ã ch ư . àng đa l ị trí đỉnh nhiễu xạ Co/Pd (111) có sự dịch chuyển về phía b ừ 40,5 ỳ vọng sẽ dẫn tới sự tăng c ường cong từ hóa theo hai ph ta có th iữa hai đ , M ư ởng của số lớp ưởng của số lớp N l Giản đồ nhiễu xạ tia X của các m N õ rệt. C ết. Điều n (111) đư ải, , ớng (111). Đây chính l ức [19, S ợc từ thực nghiệm chia cho thể tích của mẫu [21]. Trong mẫu m ế tạo, giá trị của M hợp với công bố tr thay đ θ o (v ể thu đ là t ũng đ ớp đều có cấu trúc Co/Pd (111) với đỉnh nhiễu xạ đặc tr vào kho ùng v ới N. T. N. Anh U ường từ hóa. Tr ừ độ b ò c ổi từ 1 đến 10 đ N=1) t ợc biết l . B 20]: ủa các thông số cấu trúc trong m ã ới việc c ày ch ược hai thông số từ quan trọng gồm có từ độ b ằng cách vẽ chồng các đ ới mặt phẳng mẫu, từ tr ão hòa c đư N ảng ới 41,1 ứng tỏ cấu trúc Co/Pd (111) trở n ợc chế tạo v trong màng m ên đ àng 41 à có vai trò quan tr , “Kh S ước đó [22]. với N thay đổi từ 1 tới 10. o. Khi s ường độ đỉnh nhiễu xạ Co/Pd (111) đ ả năng điều khiến àng m ường dị h = ủa mẫu tr = 385 emu/cm ặc tr mỏng [Co/Pd] ược biểu diễn trong o (v ư à hư = à kh ưng c ố lớp ới ờng dị h ỏng đa lớp [Co/Pd] đ ớng tinh thể cho dị h ương song song và vuông góc v + N=10) g ướng H 4 + ên m ảo s ỏng đa lớp [Co /Pd] ấu trúc àng m N ư ư 2 ột đ át. tăng, cư ần với đỉnh nhiễu xạ đặc tr ớng từ theo ph ọng trong việc tăng c ường cong từ hóa đo theo hai ph ờng b 3 và K ày l ỏng đa lớp [Co/Pd] N trong K và d ơn v ớp Co, chiều d hình ờng độ đỉnh nhiễu xạ Co/Pd (111) trong màng m ão hòa H ị thể tích, đ U àng đa l h ị hư = 6,5×10 ệ mẫu 1 3. Gi ên t ướng từ vuông góc cao. ớng từ hiệu dụng K ớp [Co/Pd] ảnh h ốt h ương vuông góc khi ã ch S đư N ản đồ nhiễu xạ tia X cho ỏng đa lớp [Co/Pd]. ế tạo có h ợc xác định l ư 6 erg/cm ày l N với ư ên ph ơn khi s ư ão hòa M ợc tính bằng từ độ ớp Pd, số lớp kép trong tCo ợc tăng c ờng tính dị h ới mặt phẳng 3 = 0,5 nm, ưng có cư ải với độ dịch ố lớp ư àng m , giá tr hệ mẫu 1 ưng c ớng tinh S à đi U ưởng tới ường khi N N Vật lý và d ương đư ỏng ị n ờng ủa Co tăng. tăng ướng ” ị ểm ợc (1) (2) ày tPd Nghiên c Tạp chí Nghi từ theo ph nhi khi 3.2.2. mẫu 1 góc ( đư từ khoảng từ 275 Oe đến 7 các m từ 1 tới 5, H trọng để có thể xác định cách gián ti phương vuông góc v N rằng đuôi nh có d ph màng có quá trình quay vách rộng r khác, H khi thành các đômen d trong đư tăng. S bề mặt hoặc sự thay đổi cấu trúc tinh thể của m các l rằng (a) ễu xạ tia X có sự xuất hiện một đỉnh lạ ở vị trí góc 2 N Hình 4 là k ờng cong từ hóa đều rất vuông (S = 0,96 Hình 4 Kết quả đo đ < 7 ch , ạng v ẳng m N Hằng số dị h ờng cong từ hóa của các mẫu theo ph Từ bảng 1 ta thấy ớp ho , M /M S ≥ 7 m Ảnh h [Co/Pd] hình ẫu trong đó chỉ ra các mẫu đều có cấu trúc Co/Pd (111) mạnh. Ở các mẫu có độ vuông của đ ọn ở cuối các đ ãi tr C tiếp tục tăng th bảng 1. Các giá trị n ự giảm của hằng số dị h hoàn toàn có th -1000 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 M /M S ứu khoa học công nghệ ương vuông góc trong các màng m 4 (a)) cho th . (a) Đư ủ yếu l òng/s àng và ngư N ư lúc đ ặc sự thay đổi về kích th ên c ẫu bắt đầu có sự thay đổi về cấu trúc tinh thể. ưởng của số lớp N l C ếp. ≥ 7 tr ớc đây ở các hệ m ứu KH&CN ết quả đo đ N, v xấp xỉ bằng tr ư à cơ ch ọc gấp khúc (labyrinth/stripe domain) với mômen từ vuông góc với mặt ầu tăng theo số lớp ư -500 Ta/Pd/[Co/Pd] ới số lớp ờng cong từ hóa của m ờng cong từ hóa chỉ ra rằng ợc chiều với các v ở lên ph ạng v ớng K ấy các mẫu đều có dị h ới mặt phẳng m ường cong từ hóa giảm, từ ư đômen [22]. C ì tính d giá tr ể điều khiển dị h H (Oe) ư đư từ H ế quay đômen. Tuy nhi ờng từ hóa. Kết quả n ức tạp, quá tr òng/s U 0 quân s ờng cong từ hóa theo ph N 50 Oe. Đi ư ợc giá trị tr C àng m ị h và l ày đư ị K N/Co/Pd/Ta ên tính ch thay đ ờng đảo từ H vào s ư ọc ực kháng từ H U tăng nh ướng K 500 ự, Số ố lớp N (N thay đổi từ 1 đến 10). ấu trúc đômen loại n N ớng vuông góc trong m gấp khúc. ợc tính toán từ các giá trị thực nghiệm thu đ ổi từ 1 đến 10. Đ ều n àng, (b) Đ ùng đômen ỏng đa từ 275 Oe đến 750 Oe khi U ước hạt khi độ d 66 ư àng m ình ương tr ẹ khi với sự tăng số lớp ướng từ vuông góc thông qua việc thay đổi số lớp 1000 N=1 N=2 N=3 N=4 N=5 N=7 N=10 , 4 ất từ - ày hoàn toàn phù h a ờng đảo từ trong các m đảo từ khi đó gồm cả quá tr lớp có dị h - 20 ỏng đa lớp Co/Pd. Với các mẫu ư 0,98). L và vì v ỏng đa lớp [Co/Pd] ồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lực kháng , cơ ch ên khi ày có th C ình (1) và (2). N tăng t 20 ớng từ theo ph trư lân c của các mẫu m àng do s ương vuông góc c ư ực kháng từ H ậy ế từ hóa trong các m ờng b ư ừ 1 đến 5, sau đó giảm khi ày c θ ờng cong từ hóa theo ph , H N ≥ 7, có th ể là do s ận dẫn đến c ày đ ớng từ vuông góc [22 àng l vào kho C đư ão hòa H N ự thay đổi ứng suất bề mặt giữa ủa m ợp với kết quả đo XRD của ợc coi l ự h ã đư N ại giảm, H có th àng tăng. Đi ảng 35 ương vuông góc cao v ình thành c ợc biết đến v tăng t àng đa l C àng đa l N trong ể thấy một cách r S tăng, h ơ ch ể li o ủa các mẫu trong của các mẫu thay đổi à m ình d ừ 1 đến 5, tuy nhi ên quan đ . Đi ột thông số quan ớp loại n h àng m ế đảo từ trong các C gi ớp đ ều đó cho thấy ệ mẫu 1 ình thành vùng ấu trúc đômen ịch chuyển v à nghiên c -24]. Nói cách ảm do sự h ư ều đó chứng tỏ N ương vuông ỏng n ợc tr ược tr N ến độ nhám ≥ 7, ph N ày m theo ình bày ti 175 ì các tăng ày v õ ràng ên các ếp tục ổ hệ ột ới à ứu ên ình 176 của m vuông góc 3.3. 3.3.1. và mạnh, vị trí của đỉnh Co/Pd (111) có sự thay đổi nhẹ phụ thuộc v Đi [15,16]. Khi chi bên ph Co/Pd (111) gi theo phương vuông góc trong các m hư thông qua vi hiện một đỉnh lạ ở vị trí ~ 36,7 mẫu m C. T. T. H Ảnh h Hình 5 là k tCo ều n ớng từ vuông góc trong các m àng đa l Ảnh h Hình 5 thay đ ày phù h ải, gần với đỉnh nhiễu xạ đặc tr àng đa l t ư ốt nhất (ứng với ởng của chiều d ưởng của chiều d . ổi từ 0,3 đến 1,0 nm. Kết quả cho thấy đỉnh nhiễu xạ Co/Pd (111) có c ệc thay đổi chiều d ải, , ớp. Cũng từ kết quả n Gi ết quả đo XRD của m ợp với các kết quả nghi ều d ảm dần khi ớp khi chiều d ản đồ nhiễu xạ tia X của m N. T. N. Anh N 10 ày l B 1 2 3 4 5 7 ớp Co tăng, đỉnh nhiễu xạ Co/Pd (111) có sự dịch chuyển về phía N ảng 1 ày l ày l v tCo ày l = 5) đư H (Oe) 275 573.5 654.4 682.8 750 685 651 ới t tăng. V ày l o. Đi , “Kh . Bi C ớp Co trong m ớp Co l Co thay đ àng m ớp Co. Khi ớp Co tăng l ả năng điều khiến ày, m ợc lựa chọn để tiến h ểu diễn các giá trị lực kháng từ H hằng số dị h àng m ưng c ới kết quả nh ẫu n ều n ên đ ên c ày s ỏng đa lớp loại n ày cho th ẫu có lực kháng từ lớn nhất, có dị h (emu/cm ổi từ 0,3 đến 1,0 nm. ỏng [Co( ủa Co (111) tinh khiết. C M 359 352 360 368 385 355 363 ặc tr àng m ứu đ ẽ giảm dần khi t ên t ướng K S àng m ưng c ã ư v Co = 1,0 nm, ph ấy có sự thay đổi về cấu trúc tinh thể của ới 1,0 nm. 3) ỏng [Co(t tCo đư U ỏng đa lớp [Co( ấu )/Pd] c ợc công bố tr ậy, có thể dự đoán rằng ày hoàn toàn có th trong màng m ành các kh khi thay đ (erg/cm 6.11x10 6.17x10 6.23x10 6.28x10 6.50x10 6.00x10 5.41x10 trúc K Co)/Pd] trong ủa tCo U hệ mẫu 2 ào chi tăng. Đi ổ nhiễu xạ ổi số lớp 3) 6 6 6 6 6 6 6 ư ư ỏng đa lớp [Co/Pd]. ảo sát tiếp theo. C, t t ều d ớc đó cho hệ Co/Pd ờng độ đỉnh nhiễu xạ ừ độ b Co)/Pd] h v ều đó chứng tỏ dị ể điều biến đ XRD có s N ệ mẫu 2 ới ày c , ão hòa M từ 1 đến 10. tPd ủa lớp Co. dị ướng từ = 1,0 nm ường độ hư Vật lý ớng từ ư ự xuất ” S, ợc Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 66, 4 - 2020 177 3.3.2. Ảnh hưởng của chiều dày lớp Co lên tính chất từ Hình 6. (a) Đường cong từ hóa của màng mỏng [Co(tCo)/Pd] trong hệ mẫu 2 theo phương vuông góc với mặt phẳng màng với tCo thay đổi từ 0,3 đến 1,0 nm và (b) Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lực kháng từ HC vào chiều dày lớp Co. Hình 6 (a) là các đường từ hóa theo phương vuông góc của các màng đa lớp [Co(tCo)/Pd] trong hệ mẫu 2. Các mẫu trong hệ này có N = 5, tPd = 1,0 nm trong khi tCo thay đổi từ 0,3 nm tới 1,0 nm. Khi chiều dày lớp Co trong khoảng tCo = 0,3–0,5 nm, các đường từ hóa có dạng vuông và quá trình đảo từ xảy ra đột ngột tại H=HC, nói cách khác trường đảo từ trong các mẫu này Ha=HC. Giá trị HC giảm gần như tuyến tính khi tCo tăng từ 0,3-0,5 nm (hình 6 (b)). Màng đa lớp Co/Pd thể hiện tính dị hướng vuông góc khi lớp Co đủ mỏng (vài lớp nguyên tử) bởi khi đó dị hướng từ bề mặt là lớn hơn dị hướng từ hình dạng, cũng như dị hướng từ tinh thể [23]. Khi chiều dày lớp Co tăng, dị hướng từ bề mặt có thể coi là không đổi trong khi dị hướng từ tinh thể tăng, dẫn đến sự suy giảm tính dị hướng theo phương vuông góc. Với các màng đa lớp có tCo ≥ 0,6 nm, có một sự suy giảm rõ rệt về độ vuông trong các đường từ hóa, hình thành vùng đuôi nhọn ở cuối các đường cong từ hóa. Nói cách khác khi tCo tăng dị hướng từ thể tích (theo phương song song với mặt phẳng mẫu) của các lớp Co dần trở lên trội hơn so với dị hướng từ bề mặt ở các lớp tiếp giáp Co/Pd (dị hướng từ theo phương vuông góc với mặt phẳng mẫu). Kết quả này hoàn toàn phù hợp với một số kết quả nghiên cứu đã được công bố trên hệ vật liệu này. Sự thay đổi hình dạng của đường cong từ hóa trong các mẫu có tCo ≥ 0,6 nm tương ứng với sự hình thành cấu trúc cấu trúc đômen từ có dạng vòng/sọc gấp khúc với -2000 -1000 0 1000 2000 -1,0 -0,
Tài liệu liên quan