Температурная стабильность кристаллической структуры, электро- и магнитотранспортных свойств функциональных наноструктур спин-клапанного типа Ni/Dy/Co

А. Н. Логвинов$^{1}$, Д. Н. Кондрахова$^{2}$, И. А. Шпетный$^{1}$, И. В. Чешко$^{1}$, С. И. Воробьёв$^{1,2}$, А. Н. Чорноус$^{1}$

$^{1}$Сумский государственный университет, ул. Римского-Корсакова, 2, 40007 Сумы, Украина
$^{2}$Университет им. Павла Йозефа Шафарика в Кошице, ул. Шробарова, 2, 04180 Кошице, Словацкая Республика

Получена: 21.04.2020; окончательный вариант - 11.12.2020. Скачать: PDF

Показана относительная температурная стабильность фазового состояния, электро- и магнитотранспортных свойств функциональных металлических плёночных наноструктур спин-клапанного типа Ni/Dy/Co в диапазоне температур 460–800 К. Установлено, что толщина слоя с Dy в пределах $d_{\textrm{Dy}}$ = 5–30 нм при толщине слоя Ni 5 нм и Со 20 нм существенно не влияет на кристаллическую структуру образцов, фазовый состав которых соответствует ГЦК-Ni + квазиаморфный-Dy + ГПУ-Со + ГЦК-Со. Исследованные функциональные структуры характеризуются анизотропным характером зависимостей магнетосопротивления от направления приложенного внешнего магнитного поля по отношению к направлению тока, который не зависит от толщины слоя и температуры обработки. Максимальное значение магнетосопротивления наблюдалось в свежесконденсированных плёнках при $d_{\textrm{Dy}}$ = 30 нм и составляло 0,5% при комнатной температуре измерения, а после отжига до 800 К — при $d_{\textrm{Dy}}$ = 20 нм. Величина коэрцитивной силы, не проявляет ярко выраженной зависимости от толщины слоя с Dy, а отжиг до 800 К приводит к её росту. Резкое изменение значений магнетосопротивления и коэрцитивной силы при изменении ориентации образцов во внешнем магнитном поле позволяет рассматривать данную плёночную наноструктуру как функциональный элемент электроники.

Ключевые слова: функциональные плёночные структуры, фазовый состав, электрофизические свойства, магнитосопротивление, коэрцитивная сила.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i02/0143.html

PACS: 68.55.Nq, 73.50.Jt, 73.61.At, 75.30.Gw, 81.15.Jj


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. F. Schwierz, Electronics, 30, No. 5: 5020030 (2016). Crossref
  2. X. Wang, Z. Cheng, G. Liu, X. Dai, R. Khenata, L. Wang, and A. Bouhemadou, IUCrJ, 4: 758 (2017). Crossref
  3. S. M. Zanjani and M. C. Onbasli, AIP Adv., 9: 035024 (2019). Crossref
  4. M. Fix, R. Schneider, J. Bensmann, S. M. de Vasconcellos, R. Bratschitsch, and M. Albrecht, Appl. Phys. Lett., 116: 012402 (2020). Crossref
  5. G. I. Miletić and Z. Blaz̆ina, J. Magn. Magn. Mater., 268: 205 (2004). Crossref
  6. T. Ferté, N. Bergeard, L. Le Guyader, M. Hehn, G. Malinowski, E. Terrier, E. Otero, K. Holldack, N. Pontius, and C. Boeglin, Phys. Rev. B, 96: 134303 (2017). Crossref
  7. K. G. Balymov, E. V. Kudyukov, V. O. Vas’kovskiy, O. A. Adanakova, N. A. Kulesh, E. A. Stepanova, and A. S. Rusalina, J. Phys.: Conf. Ser., 1389: 012014 (2019). Crossref
  8. S. Noboru and K. Habu, J. Appl. Phys., 61: 4287 (1987). Crossref
  9. S. Mangin, M. Gottwald, C.-H. Lambert, D. Steil, V. Uhlíř, L. Pang, M. Hehn, S. Alebrand, M. Cinchetti, G. Malinowski, Y. Fainman, M. Aeschlimann, and E. Fullerton, Nat. Mater., 13: 286 (2014). Crossref
  10. D. Steil, S. Alebrand, A. Hassdenteufel, M. Cinchetti, and M. Aeschlimann, Phys. Rev. B, 84: 224408 (2011). Crossref
  11. J.-Y. Chen, L. He, J.-P. Wang, and M. Li, Phys. Rev. Applied, 7: 021001 (2017). Crossref
  12. S. I. Vorobiov, I. M. Lytvynenko, I. O. Shpetnyi, O. V. Shutylieva, and A. M. Chornous, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 37, No. 8: 1049 (2015). Crossref
  13. L. Xi, J. H. Du, J. J. Zhou, J. H. Ma, X. Y. Li, Z. Wang, Y. L. Zuo, and D. S. Xue, Thin Solid Films, 520, No. 16: 5421 (2012). Crossref
  14. A. V. Svalov, G. V. Kurlyandskaya, V. O. Vas’kovskiy, A. Larrañaga, R. D. Della Pace, C.C.P. Cid, Superlattices Microstures, 90: 242 (2016). Crossref
  15. Y. Kurokawa, A. Shibata, and H. Awano, AIP Adv., 7: 055917 (2017). Crossref
  16. M. H. Demydenko, S. I. Protsenko, D. M. Kostyuk, and I. V. Cheshko, J. Nano- Electron. Phys., 3: 81 (2011).
  17. S. I. Vorobiov, I. V. Cheshko, A. M. Chornous, and I. O. Shpetnyi, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 35, No. 12: 1645 (2013).
  18. S. I. Vorobiov, I. V. Cheshko, A. M. Chornous, H. Shirzadfar, and O. V. Shutylieva, J. Nano- Electron. Phys., 6: 02022 (2014).
  19. S. I. Vorobiov, T. M. Shabelnyk, O. V. Shutylieva, I. M. Pazukha, and A. M. Chornous, Mater. Res. Express, 5: 036412 (2018). Crossref
  20. M. Li and W. Han, Calphad, 33, No. 3: 517 (2009). Crossref
  21. X. Su, W. Zhang, and Z. Du, Z. Metallkd., 89: 522 (1998).
  22. Q. Zhy, Y. Zhuang, J. Liang, J. Li, and K. Zhou, J. Rare Earth, 27, No. 1: 100 (2009). Crossref
  23. J. A. Alonso, R. Hojvat de Tendler, D. A. Barbiric, and J. M. Riveiro, J. Phys.: Condens. Matter., 14: 8913 (2002). Crossref
  24. T. Schmidt and H. Hoffmann, J. Magn. Magn. Mater., 248: 181 (2002). Crossref
  25. J. A. Gonzalez, J. P. Andres, M. A. Arranz, M. A. Lopez de la Torre, and J. M. Riveiro, J. Phys.: Condens. Matter, 14: 5061 (2002). Crossref
  26. V. O. Vas’kovskiy, A. V. Svalov, A. V. Gorbunov, N. N. Schegoleva, and S. M. Zadvorkin, Physica B, 315: 143 (2002). Crossref
  27. V. Vand, Pros. Phys. Soc., 55, No. 3: 222 (1943). Crossref
  28. M. Gottwald, M. Hehn, F. Montaigne, D. Lacour, G. Lengaigne, S. Suire, and S. Mangin, J. Appl. Phys., 111: 083904 (2012). Crossref
  29. T. M. Shabelnyk, O. V. Shutylieva, S. I. Vorobiov, I. M. Pazukha, and A. M. Chornous, Int. J. Mod. Phys. B, 32: 1750275 (2018). Crossref
  30. S. I. Vorobiov, O. V. Shutileva, I. A. Shpetnyi, and A. M. Chornous, J. Nano- Electron. Phys., 4: 04026 (2012).
  31. H. Nagura, K. Akanashi, S. Mitani, K. Saito, and T.Shima, J. Magn. Magn. Mater., 240: 183 (2002). Crossref
  32. K. W. Geng, F. Pan, and R. H. Yao, J. Appl. Phys., 104: 073902 (2008). Crossref
  33. S. Vorobiov, Ia. Lytvynenko, T. Hauet, M. Hehn, D. Derecha, and A. Chornous, Vacuum, 120: 9 (2015). Crossref
  34. M. Diaz-Michelena, P. Cobos, and C. Aroca, Sens. Actuators A, 222: 149 (2015). Crossref
  35. P. Dimitrova, S. Andreev, and L. Popova, Sens. Actuators A, 147: 387 (2008). Crossref