Деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів

Представлені результати досліджень тензочутливості, магнітоопору і анізотропного магніто-опору та магнітодеформаційного ефекту в плівках FexNi1–x(x = 25, 50, 64 і 75 ат. %), тунельній структурі CoFe/a-Ge/CoFe і одношарових плівках Со. Установлені особливості деформаційної залежності диференціального...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Макуха, З.M., Подуремне, Д.В., Тищенко, К.В., Проценко, I.Ю.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2015
Schriftenreihe:	Физическая инженерия поверхности
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108765
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів / З.M. Макуха, Д.В. Подуремне, К.В. Тищенко, I.Ю. Проценко // Физическая инженерия поверхности. — 2015. — Т. 13, № 3. — С. 356-362. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-108765
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1087652016-11-16T03:02:50Z Деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів Макуха, З.M. Подуремне, Д.В. Тищенко, К.В. Проценко, I.Ю. Представлені результати досліджень тензочутливості, магнітоопору і анізотропного магніто-опору та магнітодеформаційного ефекту в плівках FexNi1–x(x = 25, 50, 64 і 75 ат. %), тунельній структурі CoFe/a-Ge/CoFe і одношарових плівках Со. Установлені особливості деформаційної залежності диференціального коефіцієнта тензочутливості у плівкових сплавах FexNi1–x. Проведено розрахунок величини магнітоопору (до 0,2 %) і анізотропного магнітоопору (3,2–6,0 %) в плівках CoFe/a-Ge/CoFe. Особливість магнітодеформаційного ефекту в плівках Со полягає в тому, що у зовнішньому магнітному полі в області пружної деформації відбувається зменшення величини коефіцієнта тензочутливості на 22 %, а в області пластичної деформації — збільшується до 25 %. Представлены результаты исследований тензочувствительности, магнитосопротивления, анизотропного магнитосопротивления и магнитодеформационного эффекта в пленках FexNi1–x (x = 25, 50, 64 і 75 ат. %), тунельной структуре CoFe/a-Ge/CoFe и однослойных пленках Со. Установлены особенности деформационной зависимости дифференциального коэффициента тензочувствительности в пленочных сплавах FexNi1–x. Проведен расчет величины магнитосопротивления (до 0,2 %) и анизотропного магнитосопротивления (3,2–6,0 %) в пленках CoFe/a-Ge/CoFe. Особенность магнитодеформационного эффекта в пленках Со состоит в том, что во внешнем магнитном поле в области упругой деформации происходит уменьшение величины коэффициента тензочувствительности на 22 %, а в области пластической деформации — увеличивается до 25 %. The results of investigations strain effect, magnetoresistance, anisotropic magnetoresistance and magnetostrain effects in films FexNi1–x (x = 25, 50, 64 and 75 аt. %), tunnel structure CoFe/a-Ge/CoFe and Co-layer films. The features of deformation depends differential factor in film strain coefficient alloys FexNi1–x. The calculation of the value magnetoresistance (up 0.2 %) and anisotropic magnetoresistance (3,2–6,0 %) in the films CoFe/a-Ge/CoFe. Feature films magnetostrain effect in film Co is that in the an external magnetic field in elastic strain decreases the strain coefficient on 22 % in the range elastic strain, and in the field of plastic strain — increased to 25 %. 2015 Article Деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів / З.M. Макуха, Д.В. Подуремне, К.В. Тищенко, I.Ю. Проценко // Физическая инженерия поверхности. — 2015. — Т. 13, № 3. — С. 356-362. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108765 538.975;537.634 uk Физическая инженерия поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Представлені результати досліджень тензочутливості, магнітоопору і анізотропного магніто-опору та магнітодеформаційного ефекту в плівках FexNi1–x(x = 25, 50, 64 і 75 ат. %), тунельній структурі CoFe/a-Ge/CoFe і одношарових плівках Со. Установлені особливості деформаційної залежності диференціального коефіцієнта тензочутливості у плівкових сплавах FexNi1–x. Проведено розрахунок величини магнітоопору (до 0,2 %) і анізотропного магнітоопору (3,2–6,0 %) в плівках CoFe/a-Ge/CoFe. Особливість магнітодеформаційного ефекту в плівках Со полягає в тому, що у зовнішньому магнітному полі в області пружної деформації відбувається зменшення величини коефіцієнта тензочутливості на 22 %, а в області пластичної деформації — збільшується до 25 %.
format	Article
author	Макуха, З.M. Подуремне, Д.В. Тищенко, К.В. Проценко, I.Ю.
spellingShingle	Макуха, З.M. Подуремне, Д.В. Тищенко, К.В. Проценко, I.Ю. Деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів Физическая инженерия поверхности
author_facet	Макуха, З.M. Подуремне, Д.В. Тищенко, К.В. Проценко, I.Ю.
author_sort	Макуха, З.M.
title	Деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів
title_short	Деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів
title_full	Деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів
title_fullStr	Деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів
title_full_unstemmed	Деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів
title_sort	деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate	2015
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108765
citation_txt	Деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів / З.M. Макуха, Д.В. Подуремне, К.В. Тищенко, I.Ю. Проценко // Физическая инженерия поверхности. — 2015. — Т. 13, № 3. — С. 356-362. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
series	Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv	AT makuhazm deformacíjnijmagnítorezistivnijímagnítodeformacíjnijefektiuplívkovihmateríalahnaosnovímagnítnihmetalív AT poduremnedv deformacíjnijmagnítorezistivnijímagnítodeformacíjnijefektiuplívkovihmateríalahnaosnovímagnítnihmetalív AT tiŝenkokv deformacíjnijmagnítorezistivnijímagnítodeformacíjnijefektiuplívkovihmateríalahnaosnovímagnítnihmetalív AT procenkoiû deformacíjnijmagnítorezistivnijímagnítodeformacíjnijefektiuplívkovihmateríalahnaosnovímagnítnihmetalív
first_indexed	2025-07-07T22:04:43Z
last_indexed	2025-07-07T22:04:43Z
_version_	1837027435676172288
fulltext	ДЕФОРМАЦІЙНИЙ, МАГНІТОРЕЗИСТИВНИЙ І МАГНІТОДЕФОРМАЦІЙНИЙ ЕФЕКТИ У ПЛІВКОВИХ МАТЕРІАЛАХ... ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 3, vol. 13, No. 3356 © Макуха З. M., Подуремне Д. В., Тищенко К. В., Проценко I. Ю., 2015 356 УДК: 538.975;537.634 ДЕФОРМАЦІЙНИЙ, МАГНІТОРЕЗИСТИВНИЙ І МАГНІТОДЕФОРМАЦІЙНИЙ ЕФЕКТИ У ПЛІВКОВИХ МАТЕРІАЛАХ НА ОСНОВІ МАГНІТНИХ МЕТАЛІВ З. M. Макуха, Д. В. Подуремне, К. В. Тищенко, I. Ю. Проценко Сумський державний університет, Україна Надійшла до редакції 16.09.2015 Представлені результати досліджень тензочутливості, магнітоопору і анізотропного магніто- опору та магнітодеформаційного ефекту в плівках FexNi1–x(x = 25, 50, 64 і 75 ат. %), тунельній структурі CoFe/a-Ge/CoFe і одношарових плівках Со. Установлені особливості деформаційної залежності диференціального коефіцієнта тензочутливості у плівкових сплавах FexNi1–x. Про- ведено розрахунок величини магнітоопору (до 0,2 %) і анізотропного магнітоопору (3,2–6,0 %) в плівках CoFe/a-Ge/CoFe. Особливість магнітодеформаційного ефекту в плівках Со полягає в тому, що у зовнішньому магнітному полі в області пружної деформації відбувається змен- шення величини коефіцієнта тензочутливості на 22 %, а в області пластичної деформації — збільшується до 25 %. Ключові слова: коефіцієнт тензочутливості, магнітоопір, анізотропний магнітоопір, магніто- деформаційний ефект. ДЕФОРМАЦИОННЫЙ, МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ И МАГНИТОДЕФОРМАЦИОННЫЙ ЭФФЕКТЫ В ПЛЕНОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ МАГНИТНЫХ МЕТАЛЛОВ З. Н. Макуха, Д. В. Подуремне, К. В. Тищенко, И. Е. Проценко Представлены результаты исследований тензочувствительности, магнитосопротивления, ани- зотропного магнитосопротивления и магнитодеформационного эффекта в пленках FexNi1–x (x = 25, 50, 64 і 75 ат. %), тунельной структуре CoFe/a-Ge/CoFe и однослойных пленках Со. Установлены особенности деформационной зависимости дифференциального коэффициента тензочувствительности в пленочных сплавах FexNi1–x. Проведен расчет величины магнитосо- противления (до 0,2 %) и анизотропного магнитосопротивления (3,2–6,0 %) в пленках CoFe/a- Ge/CoFe. Особенность магнитодеформационного эффекта в пленках Со состоит в том, что во внешнем магнитном поле в области упругой деформации происходит уменьшение величины коэффициента тензочувствительности на 22 %, а в области пластической деформации — уве- личивается до 25 %. Ключевые слова: коэффициент тензочувствительности, магнитосопротивление, анизотроп- ное магнитосопротивление, магнитодеформационный эффект. STRAIN, MAGNETORESISTIVE AND MAGNETOSTRAIN EFFECTS IN THE FILM MATERIALS BASED ON MAGNETIC METALS Z. M. Маkukha, D. V. Poduremne, К. V. Tyshchenko, I. Yu. Protsenkoo The results of investigations strain effect, magnetoresistance, anisotropic magnetoresistance and magnetostrain effects in films FexNi1–x (x = 25, 50, 64 and 75 аt. %), tunnel structure CoFe/a-Ge/ CoFe and Co-layer films. The features of deformation depends differential factor in film strain coefficient alloys FexNi1–x. The calculation of the value magnetoresistance (up 0.2 %) and anisotropic magnetoresistance (3,2–6,0 %) in the films CoFe/a-Ge/CoFe. Feature films magnetostrain effect in film Co is that in the an external magnetic field in elastic strain decreases the strain coefficient on 22 % in the range elastic strain, and in the field of plastic strain — increased to 25 %. Keywords: gauge factor, magnetoresistance, anisotropic magnetoresistance, magnetostrain effect. З. M. МАКУХА, Д. В. ПОДУРЕМНЕ, К. В. ТИЩЕНКО, I. Ю. ПРОЦЕНКО ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 3, vol. 13, No. 3 357 ВСТУП Дослідження властивостей нанорозмірних плівкових матеріалів дозволили розробити концепцію створення сенсорів деформації і магнітного поля, принцип яких за сно- ва ний на ряді фізичних ефектів: де фор- маційному — залежності величини опору від деформації [1–4], магніторезистивному — залежності величини опору від індукції магнітного поля і магнітодеформаційному — залежності коефіцієнта тензочутливості (КТ) плівок від величини індукції маг- нітного поля. Необхідність розроблення багатофункціональних сенсорів для одночасного вимірювання декількох фізичних величин сприяють розвитку напряму експериментальних досліджень, пов’язаних із вимірюванням та розрахунком величин коефіцієнта тензочутливості, магнітого коефіцієнта тензочутливості, магнітоопору (МО), анізотропного (АМО) і тунельного (ТМО) магнітоопору. Багатошарові плівкові матеріали на основі магнітних металів (Co, Fe і Ni) представляють значний інтерес з дослідницької і прикладної точки зору, оскільки у цих системах відбуваються процеси фазоутворення (утворення твердих розчинів, інтерметалідів і плівкових сплавів), які впливають на характеристики матеріалів та реалізуються ефекти спін-залежного роз- сіювання і тунелювання електронів. Мета роботи полягала у дослідженні магніторезистивних, деформаційних і маг- нітодеформаційних властивостей плівко- вих матеріалів на основі магнітних металів з метою прогнозування можливості їх засто- сування як чутливих елементів багатофунк- ціональних сенсорів. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ Плівкові зразки у вигляді одно- і багатоша- рових плівок формувались методом терміч- ного випаровування у вакуумній установці ВУП-5М (10–3–10–4 Па). Товщина контр- олювалась методом кварцового резонатора (в процесі конденсації) і методом оптичної інтерферометрії (після конденсації). Для до- слідження тензорезистивних властивостей та магнітодеформаційного ефекту зразки дефор- мувалися методом in situ в інтервалі пружної або пластичної деформації з використанням автоматизованої системи (див., наприклад, [1]), що підвищило точність вимірювання деформації та опору, а також дозволило про- водити довільну кількість циклів деформа- ції у статичному та динамічному режимах. Цикл «навантаження-зняття навантаження» проводився без, а потім при дії зовнішнього магнітного поля, орієнтованого перпендику- лярно до напрямку розтягу плівки у вигляді полістиролової смужки як підкладки (П). Середнє інтегральне значення кое- фі ці єнту повздовжньої тензочутливості розраховувалось на основі співвідношення:   1 γ 0 εl l R R    , (1) де Rп — значення електричного опору при нульовій деформації; ΔR = R(εlmax) – R(0 — зміна опору у всьому в інтервалі деформації Δεl; εl — величина поздовжньої деформації). Диференціальне значення КТ (яке умовно можна на звати «миттєвим») розраховувалося за аналогічним спів відношенням: м 1 γ і l і li R R    , (2) де індекс «і» позначає номер деформаційного інтервалу. Методика визначення КТ більш детально описана у наших попередніх роботах [1, 3, 6]. Польовi залежностi опору були по бу дованi в автоматизованому режимi за чотириточко- вою схемою в магнітному полі до 500 мТл. Результати вимiрювання дослiджуваних величин передавалися через iнтерфейс GPIB-RS-232 на комп’ютер i оброблялися з використанням програмного забезпечен- ня, що було створене в середовищi LabView. Розрахунок МО і максимальної величини АМО проводився за відомими формулами (див., наприклад, [2]): МО = ΔR/R(Вmax), (3) де ΔR = R(В) – R(Вmax);         \|\| 3 АМО 2 R B R B R B R B      (3') ДЕФОРМАЦІЙНИЙ, МАГНІТОРЕЗИСТИВНИЙ І МАГНІТОДЕФОРМАЦІЙНИЙ ЕФЕКТИ У ПЛІВКОВИХ МАТЕРІАЛАХ... ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 3, vol. 13, No. 3358 або          \|\| \|\| 3 АМО 2 R B R B R B R B      , (3'') ( )R B  , ( )R B ⊥ і ( )R B + — опiр зразка при паралельній, перпендикулярній і поперечній орієнтації вектора індукції зовнішнього магнітного поля відносно напряму про- тікання електричного струму у площині плівки, відповідно. Для кількісної оцінки магніто дефор- маційного ефекту (МДЕ) при повздовжній деформації зразка було розраховано маг нітний коефіцієнт коефіцієнту тензо чут ливості [4, 5]:  γ 1β γ 0 l lB l B        , (4) де Δγl = γl(B) – γ (0); ΔB — зміна індукції при- кладеного магнітного поля. Дослідження кристалічної структури і фа зового складу зразків проводилося з ви- користанням просвічуючого електронного мікроскопу ПЕМ-125К. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ Деформаційний ефект. Для дослідження деформаційних властивостей двокомпонент- них плівок на основі Ni і Fe було за мето- дикою, описаною в роботах [1, 6], отримано серії деформаційних залежностей для зразків з різною концентрацією компонент (cFe = 25, 50, 64 і 75 ат. %) у трьох деформаційних інтервалах — ∆εl1 = 0–1 %, ∆εl2 = 0–2 % та ∆εl3 = 0–3 %. Розрахунок середньої інтеграль- ної величини КТ здійснювався за формулою (1), а диференціальної — за формулою (2). На рис. 1 наведені типові деформаційні за- лежності для плівок з різною концентрацією компонент в двох інтервалах деформації. Результати експериментальних дослід жень деформаційних властивостей плівкових спла- вів на основі Ni і Fe показують, що при кон- центрації сFe = 25 ат. % у плівках при відносно малих деформаціях (∆εl1 = 0–1 %) у діапазоні товщин від 15 до 60 нм спостерігається близь- ка до лінійної розмірна залежність γl від d. При більших деформаціях (інтервали ∆εl2 та ∆εl3) спостерігається зміна кута нахилу залежності, починаючи з товщини 55 нм, що свідчить про 0,06 0,04 0,02 0,00 0,0 0,0 0,0 0 0,2 0,4 0,4 0,4 0,6 0,8 0,8 0,8εl, % εl, % εl, % γlм γl = 3,2 VII VII I I R, Ом 190 185 180 ∆R/R (0) 6 4 2 а 0,3 0,4 0,2 0,1 1 1 1 0,0 0 0 0 0 2 2 2 εl, % εl, % εl, % γlм γl = 10,9 I I III III III R, Ом 300 250 200 ∆R/R (0) 15 5 10 б 0,06 0,10 0,08 0,04 0,02 0,00 0,0 0,0 0,0 0 0,2 0,4 0,4 0,4 0,6 0,8 0,8 0,8εl, % εl, % εl, % γlм γl = 4,8 VII VII VII I I R, Ом 110 105 100 ∆R/R (0) 8 4 в 0,3 0,4 0,2 0,1 1 1 1 0,0 0 0 0 0 2 2 2 εl, % εl, % εl, % γlм γl = 10,4 I I III III III R, Ом 160 140 120 100 ∆R/R (0) 20 10 г Рис. 1. Деформаційні залежності ΔR/R(0), γlм і R для плівок Ni0,75Fe0,25 (62 нм)/П (а, б) та Ni0,5Fe0,5 (61 нм)/П (в, г). На вставках залежностей γlм від εl вказане середнє значення диференціального КТ. Римськими цифрами позначені номери деформаційних циклів З. M. МАКУХА, Д. В. ПОДУРЕМНЕ, К. В. ТИЩЕНКО, I. Ю. ПРОЦЕНКО ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 3, vol. 13, No. 3 359 їх пластичну деформацію і, як наслідок цього, зміну умов розсіювання електронів. Для плівок з концентрацією сFe = 75 ат. % у діапазоні товщин 4–80 нм характерна лі- нійна розмірна залежність γl від d у всьому інтервалі деформацій. Значне відхилення від умов лінійності спостерігається на графіках залежності γl від d для плівок із cFe = 50 та 64 ат. % при деформаціях зразків більше 1 %. Починаючи з товщин d ≈ 30 нм γl різко зрос- тає з виходом на насичення, чого не спосте- рігалося у зразках з іншими концентраціями компонент. Для даних плівок також характер- не зменшення питомого опору у порівнянні зі зразками із сFe  25 і 75 ат. %. Аналіз отриманих результатів, а також ре- зультати робіт [2, 5], вказують на те, що в де- формаційних властивостях плівкових сплавів на основі магнітних металів велику роль ві- діграють концентраційні та розмірні ефекти, а також ті структурні зміни, які відбуваються у плівці при деформації. Моделювання розмірно-концентрацій- них залежностей КТ (рис. 2) проводилося на основі експериментальних розмірних за- лежностей КТ для плівкових сплавів з cFe = 25, 50, 64 і 75 ат. %, які доповнені даними для одношарових плівок Fe і Ni. Установлено, що величина межі переходу між типами дефор- мації εlп поступово зменшується із ростом товщини плівки у всьому концентраційному інтервалі. Разом із цим, на залежностях, по- близу інварної області сплаву (cFe  64 ат. %), спостерігається зменшення величини εlп, у порівнянні із зразками з іншими концен- траціями компонент у сплаві. Магніторезистивний ефект. Завдяки унікальним властивостям, плівкові мате- ріали на основі феромагнітних металів за- стосовуються в інформаційних і сенсорних системах як чутливі елементи магнітних запам’ятовуючих пристроїв з довільною ви- біркою та сенсорах, принцип функціонування яких заснований на явищах ГМО і ТМО. Для плівок Fe/а-Ge/Co(а-Ge —амор- фний Ge) [7], CoFe/Al2O3/Co [8] і Fe/Al2O3/ Fe [9] величина ТМО при кімнатній тем- пературі складає 14; 12 і 18 % відповідно. У зв’язку з розвитком напівпровідникової спінтроніки ведуться пошуки нових фун- кціональних матеріалів. На відміну від магнітних напівпровідників, які формуються методом введення магнітних домішок у напівпровідник, можлива реалізація систем з можливим спін-залежним розсіюванням електронів і тунельних структур при чергуванні магнітних і напівпровідникових шарів. Нами досліджені магніторезистивні влас- тивості тунельних структур CoFe(15–30 нм)/ а-Ge(3–6 нм)/CoFe(15–30 нм)/П, отриманих пошаровою конденсацією при Т  300 К. Фазовий склад плівок відповідає ОЦК-СоFe (параметр решітки аCoFe = 0,2859 нм) + а-Ge + сліди оксиду GeO2. Експериментальні польові залежності МО (рис. 3) вказують на анізотропний характер їх властивостей. Величини МО, які розраховані за формулою (3), при кімнатній температурі для тунельних структур на основі сплаву CoFe і а-Ge приймають значення від 0,1 до 0,2 % при зміні товщини ФМ шару в інтервалі 15–30 нм. Розрахунок максимального значення АМО (при В = 450 мТл) за співвідношенням (3') дає γl 8 6 4 2 0 10 30 50 70 90 0 20 40 60 80 100 сFe, ат. % d, нм а γl 8 4 0 10 30 50 70 90 0 20 40 60 80 100 сFe, ат. %d, нм 24 20 16 12 б Рис. 2. Залежність γl від d та сFe для плівкових сплавів NixFe1–x/П. Інтервал деформацій: Δεl1 = 0–1 % (а) і Δεl3 = 0–3 % (б) ДЕФОРМАЦІЙНИЙ, МАГНІТОРЕЗИСТИВНИЙ І МАГНІТОДЕФОРМАЦІЙНИЙ ЕФЕКТИ У ПЛІВКОВИХ МАТЕРІАЛАХ... ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 3, vol. 13, No. 3360 величину від 3,2 до 3,5 %. Якщо розрахунок здійснити за співвідношенням (3''), то вели- чина АМО зменшується до 6,0 %. Магнітодеформаційний ефект. Прове- дені експериментальні дослідження МДЕ на прикладі одношарових плівок Со в області пружності (Δεl = (0–0,2) %) або пластичності (Δεl = (0–2) %) при дії магнітного поля з ін- дукцією В = 30 мТл. На рис. 4 наведені типові деформаційні залежності відносної зміни опору від де- формації для одношарових плівок Со в об- ласті пластичної деформації. Як вид но із цих залежностей, перший цикл «на вантаження- зняття навантаження» від різняється від наступних, які, в свою чергу, практично по- вторюють один одного, що є типовою ситу- ацією для плівок Со. В області пластичної деформації залежності мають гістерезисний характер (рис. 4), в той час як в області пруж- ної деформації (рис. 4) залежності ∆R/Rп і R від εl практично співпадають і мають ліній- ний характер (рис. 5). МО, % 0,20 0,10 0 –600 –400 –200 0 200 400 В, мТл а МО, % –0,20 –0,12 –0,04 0 –600 –400 –200 0 200 400 В, мТл б Рис. 3. Залежність МО від індукції магнітного поля в свіжосконденсованих плівках СоFe(10)/а-Ge(6)/ СоFe(10)/П при поперечній (а) і перпендикулярній (б) орієнтації магнітного поля відносно напряму електричного струму 0,06 0,04 0,02 0,00 0,0 0,0 0,0 0 0,4 0,8 0,8 0,8 1,6 1,6 1,61,2 εl, % εl, % εl, % γlм γl = 4,4 VII VII VII I I R, Ом 760 720 680 640 ∆R/R (0) 6 4 2 0,10 0,08 8 а 0,15 0,12 0,09 0,06 0,03 0,00 0,0 0,0 0,0 0 0,4 0,8 0,8 0,8 1,6 1,6 1,61,2 εl, % εl, % εl, % γlм γl = 9,1 IV IV IV I I R, Ом 1000 750 ∆R/R (0) 0,21 0,18 20 15 10 5 950 900 850 800 б Рис. 4. Деформаційні залежності ΔR/R та R і γlм (на вставках) при відсутності (а) та дії (б) магнітного поля для плівки Co(19)/П в області пластичної деформації ∆R/R(0) 0,0020 0,0015 0,0010 0,0005 0,0000 0,00 0,05 0,10 0,15 εl, % εl, % εl, % I I VII VII VII γlм 4 3 2 1 0 –1 0,0 0,0 0,1 0,1 R, Ом 635,0 634,5 634,0 633,5 а ∆R/R(0) 0,0020 0,0015 0,0010 0,0005 0,0000 0,00 0,05 0,10 0,15 εl, % εl, % εl, % I VII VII VII γlм2,0 1,5 0,5 1,0 0,0 0,1 0,1 R, Ом 678,0 677,5 677,0 0,0 б Рис. 5. Деформаційні залежності ΔR/R та R і γlм (на вставках) при відсутності (а) та при дії (б) магнітного поля для плівки Co(19)/П в області пружної деформації З. M. МАКУХА, Д. В. ПОДУРЕМНЕ, К. В. ТИЩЕНКО, I. Ю. ПРОЦЕНКО ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 3, vol. 13, No. 3 361 Узагальнені результати досліджень можна подати у вигляді розмірної залежності γl(d) (рис. 6). Установлено, що в цілому величи- на КТ в області пластичності (рис. 6 а) має більше значення у порівнянні з КТ в області пружності (рис. 6 б). Цей ефект збільшення γl можна пояснити підсиленням ефекту зерно- межового розсіювання електронів при плас- тичній деформації. Питання про вплив динаміки руху елек- тронів на їх розсіювання було розглянуто в нашій попередній роботі [10]. Виходячи із формули (4), здійснений роз- рахунок середнього магнітного коефіцієнта тензочутливості, величина якого дорівнює 7,4 Тл–1 (область пружної деформації) та 8,3 Тл–1 (область пластичної деформації). ВИСНОВКИ 1. Проведені експериментальні дослідження деформаційного ефекту в плівкових сплавах на основі Fe і Ni дозволили встановити особливості залежності диференціального КТ від деформації; його середнє значення добре відповідає експериментальній і прогнозованій інтегральній величині КТ. 2. Досліджені МО і АМО в тунельній плів- ковій структурі CoFe/a-Ge/CoFe, які мають величину до 0,2 % або від 3,2 до 6,0 %, відповідно. 3. Аналіз результатів дослідження маг ні- тодеформаційного ефекту в од но шарових плівках Со в інтервалах пружності та пластичності, показав, що величина КТ зменшується на 22 % або збільшується на 25 %, відповідно. 4. Абсолютна величина магнітного кое фі- цієнта тензочутливості суттєво не за ле- жить від типу деформації, оскільки його середнє значення дорівнює 7,4 Тл–1 (об- ласть пружної деформації) та 8,3 Тл–1 (область пластичної деформації). Робота виконана у рамках держбюджетної тематики № 0115U000689 Міністерства освіти і науки України (2015–2017 рр.). ЛІТЕРАТУРА 1. Тищенко К. В., Однодворець Л. В., Процен- ко І. Ю. Особливості тензоефекту в плівках на основі ОЦК-Fe і a-Gd / Металофиз. но- вейшие технол. — 2011. — Т. 33, № 310. — С. 1351–1359. 2. Куницький Ю. А., Курилюк В. В., Однод- во рець Л. В., Проценко І. Ю. Основи спінтроніки: матеріали, прилади та при- строї: навчальний посібник. — Суми: Сум- сь кий державний університет, 2013. — 127 с. 3. Buryk I. P., Velykodnyi D. V., Odnodvorets L. V., Protsenko I. E., Tkach E. P. Tensoresistive effect in thin metal films in the range of elastic and plastic strain // Techn. Phys. — 2011. — Vol. 56, No. 2. — Р. 232–237. 4. Protsenko S. I. Magnetodeformation effect in thin metal films // J. Nano- Electron. Phys. — 2009. — Vol. 1, No. 2. — P. 7–10. 5. Makukha Z. M., Protsenko S. I., Odnod- vorets L. V., Protsenkо I. Yu. Magneto-strain effect in double-layer film system // J. Nano- Electron. Phys. — 2012. — Vol. 4, No. 2. — 02043 p. 6. Protsenko S. I., Velykodnyi D. V., Kheraj V. A., Desai M. S., Panchal C. J., Protsenko I. Yu. Electrophysical properties of Cu/Cr and Fe/ Cr film systems within elastic and plastic γl 8 4 0 10 20 30 d, нм εl = 0 – 2 % а γl 1,2 0,6 0 20 30 40 d, нм εl = 0 – 0,2 % б Рис. 6. Розмірна залежність γl від товщини d (нм) для плівок Co(d)/П при відсутності (●) та при дії (▼) магнітного поля ДЕФОРМАЦІЙНИЙ, МАГНІТОРЕЗИСТИВНИЙ І МАГНІТОДЕФОРМАЦІЙНИЙ ЕФЕКТИ У ПЛІВКОВИХ МАТЕРІАЛАХ... ФІП ФИП PSE, 2015, т. 13, № 3, vol. 13, No. 3362 deformation range // J. Mater. Sci. — 2009. — Vol. 44, No. 18. — P. 4905–4910. 7. Julliere M. Tunneling between ferromagnetic films // Phys. Lett. A. — 1975. — Vol. 54, No. 3. — P. 225–226. 8. Moodera J. S., Kinder L. R., Wong T. M., Me servey R. Large magnetoresistance at ro- om temperature in ferromagnetic thin film tunnel junctions // Phys. Rev. Lett. —1995. — Vol. 74. — P. 3273–3276. 9. Miyazaki T., Tezuka N. Giant magnetic tun- neling effect in Fe/Al2O3/Fe junction // J. Magn. Magn. Mater. — 1975. — Vol. 139. — P. L231–L234. 10. Ткач О. П., Однодворець Л. В., Непийко С., Проценко С. І. Магніторезистивні влас- ти вості на-норозмірних плівкових систем на основі Fe і Pd // ФІП. — 2009. — Т. 7, № 3. — С. 256–261. LІTERATURA 1. Tyschenko K. V., Odnodvorets L. V., Prot sen- ko І. Yu. Osoblivostі tenzoefektu v plіvkah na osnovі OCK-Fe і a-Gd / Metallofiz. Noveishie Teknol. — 2011. — Vol. 33, No. 310. — P. 1351–1359. 2. Kunits’kyi Yu. A., Kurylyuk V. V., Odnod vo- rets L. V., Protsenko І. Yu. Osnovi spіntronіki: materіali, priladi ta pristroї: navchalnij posіb- nik. — Sumi: Sumskij derzhavnij unіversitet, 2013. — 127 p. 3. Buryk I. P., Velykodnyi D. V., Odnodvorets L. V., Protsenko I. E., Tkach E. P. Tensoresistive effect in thin metal films in the range of elastic and plastic strain // Techn. Phys. — 2011. — Vol. 56, No. 2. — P. 232–237. 4. Protsenko S. I. Magnetodeformation effect in thin metal films // J. Nano- Electron. Phys. — 2009. — Vol. 1, No. 2. — P. 7–10. 5. Makukha Z. M., Protsenko S. I., Odnodvo- rets L. V., Protsenko I. Yu. Magneto-strain effect in double-layer film system // J. Nano- Electron. Phys. — 2012. — Vol. 4, No. 2. — 02043 p. 6. Protsenko S. I., Velykodnyi D. V., Kheraj V. A., Desai M. S., Panchal C. J., Protsenko I. Yu. Electrophysical properties of Cu/Cr and Fe/ Cr film systems within elastic and plastic deformation range // J. Mater. Sci. — 2009. — Vol. 44, No. 18. — P. 4905–4910. 7. Julliere M. Tunneling between ferromagnetic films // Phys. Lett. A. — 1975. — Vol. 54, No. 3. — P. 225–226. 8. Moodera J. S., Kinder L. R., Wong T. M., Meservey R. Large magnetoresistance at room temperature in ferromagnetic thin film tunnel junctions // Phys. Rev. Lett. — 1995. — Vol. 74. — P. 3273–3276. 9. Miyazaki T., Tezuka N. Giant magnetic tun- neling effect in Fe/Al2O3/Fe junction // J. Magn. Magn. Mater. — 1975. — Vol. 139. — P. L231–L234. 10. Tkach O. P., Odnodvorets L. V., Nepijko S., Protsenko S. І. Magnіtorezistivnі vlastivostі na-norozmіrnih plіvkovih sistem na osnovі Fe і Pd // FІP. — 2009. — Vol. 7, No. 3. — P. 256–261.

Деформаційний, магніторезистивний і магнітодеформаційний ефекти у плівкових матеріалах на основі магнітних металів

Institution

Ähnliche Einträge