Температурна стабільність кристалічної структури, електро- і магнетотранспортних властивостей функціональних наноструктур спін-клапанного типу Ni/Dy/Co

А. М. Логвинов$^{1}$, Д. М. Кондрахова$^{2}$, І. О. Шпетний$^{1}$, І. В. Чешко$^{1}$, С. І. Воробйов$^{1,2}$, А. М. Чорноус$^{1}$

$^{1}$Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, 40007 Суми, Україна
$^{2}$Університет ім. Павла Йозефа Шафарика в Кошицях, вул. Шробарова, 2, 04180 Кошице, Словацька Республіка

Отримано: 21.04.2020; остаточний варіант - 11.12.2020. Завантажити: PDF

Показано відносну температурну стабільність фазового стану, електро- і магнетотранспортних властивостей функціональних металевих плівкових наноструктур спін-клапанного типу Ni/Dy/Co у діапазоні температур 460–800 К. Встановлено, що товщина прошарку з Dy в межах $d_{\textrm{Dy}}$ = 5–30 нм за товщини шару Ni 5 нм та Со 20 нм суттєво не впливає на кристалічну структуру зразків, фазовий склад яких відповідає ГЦК-Ni + квазіаморфний-Dy + ГЩП-Со + ГЦК-Со. Досліджено функціональні структури, що мають анізотропний характер залежностей магнетоопору від напрямку прикладеного зовнішнього магнетного поля відносно напрямку струму, який не залежить від товщини прошарку та температури обробки. Максимальне значення магнетоопору спостерігалось у свіжосконденсованих плівках товщиною $d_{\textrm{Dy}}$ = 30 нм і складало 0,5% за кімнатної температури вимірювання, а після відпалювання до 800 К — за товщини $d_{\textrm{Dy}}$ = 20 нм. Величина коерцитивної сили не проявляє яскраво вираженої залежності від товщини прошарку з Dy, а відпалювання до 800 К призводить до її зростання. Різка зміна значень магнетоопору і коерцитивної сили у випадку зміни орієнтації зразків у зовнішньому магнетному полі дозволяє розглядати дану плівкову наноструктуру як функціональний елемент електроніки.

Ключові слова: функціональні плівкові структури, фазовий склад, електрофізичні властивості, магнетоопір, коерцитивна сила.

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

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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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