Магнитная анизотропия – это свойство магнитных материалов, характеризующееся зависимостью их магнитных свойств от направления внешнего поля. Магнитные свойства тонких пленок зависят от их структуры и условий получения.
Экспериментальная часть
Тонкие пленки железо-иттриевого граната были получены методом импульсного лазерного осаждения на подложке из кремния при температуре 600 градусов Цельсия. В качестве источника материала использовался керамический гранат с составом Fe2O3:Y2O3 в соотношении 1:5. В процессе осаждения были изменены параметры облучения, такие как мощность лазера, длительность импульса и скорость осаждения. Толщина пленок составляла от 100 до 300 нм. Для измерения магнитной анизотропии использовалась методика ферромагнитного резонанса (ФМР). Магнитные свойства пленок были измерены методом магнитной восприимчивости на магнитометре СКВИД (сверхпроводящий квантовый интерферометр). Измерения проводились при комнатной температуре в магнитном поле до 15 кЭ.
Результаты и обсуждение
Магнитные свойства тонких пленок ЖИГ зависят от их структуры и условий получения. Измерения магнитной восприимчивости показали, что тонкие пленки ЖИГ, полученные методом импульсного лазерного осаждения, обладают анизотропией магнитной восприимчивости.
Для описания магнитной анизотропии тонких пленок используется уравнение, которое имеет вид:
Ha = (2K1 / Ms) – (K2 / Ms), (1)
где Ha – магнитная анизотропия, K1 и K2 – константы анизотропии, Ms – насыщенная намагниченность.
Ms = (∆PM m2) / ∆V, (2)
где ∆PM – магнитный момент, ∆V – объём, m – масса материала.
Анизотропия магнитной восприимчивости тонких пленок ЖИГ
|
Толщина пленки, нм |
Магнитная анизотропия (H) |
|
100 |
1,04 |
|
150 |
1,10 |
|
200 |
1,17 |
|
250 |
1,21 |
|
300 |
1,25 |
Как видно из таблицы 1, анизотропия магнитной восприимчивости увеличивается с увеличением толщины пленки. Это может быть объяснено тем, что толстые пленки обладают более структурированным микроструктурным состоянием, чем тонкие пленки, что приводит к более высокой анизотропии магнитной восприимчивости.
Заключение
В данной статье были рассмотрены особенности магнитной анизотропии тонких пленок железо-иттриевого граната, полученных методом импульсного лазерного осаждения. Экспериментально было установлено, что магнитная анизотропия имеет сильную зависимость от угла магнитного поля, толщины плёнки ЖИГ, температуры вещества и констант анизотропии K1 и K2. А структура плёнки ЖИГ зависит от таких параметров осаждения: мощность лазера, длительность импульса и скорость осаждения.