Магнитные и структурные свойства тонкопленочных трехслойных систем на основе кобальта с кремнием, висмутом и медью тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.11, кандидат наук Харламова Анна Михайловна

• Харламова Анна Михайловна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Харламова Анна Михайловна

Введение

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Тонкие магнитные пленки

1.2. Квантовый размерный эффект и осциллирующее обменное взаимодействие

1.3. Особенности магнитных свойств ТПМС и методы их исследования

1.4. Классификация магнитооптических эффектов

1.5. Влияние немагнитного слоя на структурные и магнитные свойства тонкопленочных систем

1.5.1. Влияние кремния на физические свойства многослойных структур

1.5.2. Влияние висмута на физические свойства многослойных структур

1.5.3. Влияние меди на физические свойства многослойных структур

1.6. Способы получения магнитных пленок

ГЛАВА 2. Методики эксперимента и изучаемые образцы

2.1. Магнитооптические методы исследования

2.1.1. Магнитооптическая установка для измерения магнитных характеристик изучаемых образцов

2.1.2. Магнитооптический Керр-магнитометр для измерения магнитных характеристик и наблюдения доменной структуры изучаемых образцов

2.1.3. Спектральная установка для измерений экваториального эффекта Керра на изучаемых образцах

2.2. Метод изучения объемных магнитных характеристик

2.3. Метод атомно-силовой микроскопии для изучения морфологии поверхности образцов

2.4. Анализ погрешностей эксперимента

2.5. Изучаемые образцы

ГЛАВА 3. Результаты исследования тонкопленочных магнитных систем на

основе кобальта

3.1. Структурные свойства Co/Si/Co, Co/Bi/Co, Bi/Co и Co/Cu/Co тонкопленочных систем

3.2. Результаты исследования Co/Si/Co тонкопленочных систем

3.2.1. Морфология поверхности Co/Si/Co образцов

3.2.2. Магнитные свойства Co/Si/Co образцов

3.2.3. Магнитооптические свойства Co/Si/Co образцов

Основные результаты и выводы к главе

3.3. Результаты исследования Co/Bi/Co и Bi/Co тонкопленочных систем

3.3.1. Морфология поверхности Co/Bi/Co и Bi/Co образцов

3.3.2. Магнитные свойства Co/Bi/Co и Bi/Co образцов

3.3.3. Магнитооптические свойства Co/Bi/Co и Bi/Co образцов

Основные результаты и выводы к главе

3.4. Результаты исследования Co/Cu/Co тонкопленочных систем

3.4.1. Морфология поверхности Co/Cu/Co образцов

3.4.2. Магнитные свойства Co/Cu/Co образцов

Основные результаты и выводы к главе

Заключение

Основные результаты и выводы

Список публикаций

Список цитируемой литературы

Благодарности

Список сокращений и условных обозначений

ТПМС - тонкопленочные магнитные структуры КРЭ - квантовые размерные эффекты РККИ - Рудерман, Киттель, Касуя, Иосида ФМ / НМ - ферромагнитный / немагнитный

Ф обмен / АФ обмен - ферромагнитный обмен / антиферромагнитный обмен

HS - поле насыщения

НС - коэрцитивная сила

M - намагниченность

MS - намагниченность насыщения

QWSs - Quantum Well States (дискретность энергетических уровней в пленке) ГМС - гигантское магнетосопротивление Л - период осцилляций

МЭМС - микроэлектромеханические системы

ОЛН - ось легкого намагничивания

ОТН - ось трудного намагничивания

J - обменный интеграл

ЭЭК - экваториальный эффект Керра

МЭК - меридиональный эффект Керра

tX - толщина слоя пленки (x - материал слоя)

tpen - глубине проникновения света в среду

X - длина волны падающего света

5 - Величина экваториального эффекта Керра

I и I0 - интенсивности света, отраженного от намагниченного и ненамагниченного образца

D1 - направление, параллельное ориентации магнитного поля, приложенного в

процессе напыления образцов

D2 - направление перпендикулярно D1

ДС - доменная структура

n - показатель преломления Л - период осцилляций

Введение

Актуальность темы исследования

Тонкие магнитные пленки 3d-переходных металлов и многослойные структуры, состоящие из чередующихся магнитных и немагнитных1 слоев субмикронной толщины, привлекают внимание ученых с середины XX века. Эти материалы благодаря их уникальным физическим свойствам являются объектом интенсивных исследований в области физики магнитных явлений и прикладного магнетизма, как в России, так и за рубежом (США, Япония, Германия, Англия, Франция и др.). Причем с одной стороны, этот интерес поддерживается быстрым развитием фундаментальных знаний, а с другой - широким практическим применением указанных выше материалов.

В настоящее время пленочные технологии позволяют получать как сверхтонкие, нанометровой толщины пленки, так и многослойные тонкопленочные магнитные структуры (ТПМС) с размерами магнитных и немагнитных (НМ) слоев нанометрового масштаба (сверхрешетки). Возможность получения наноструктурированных материалов способствовала небывалому развитию физики тонких пленок как в технологическом и экспериментальном плане, так и в плане фундаментального понимания явлений, наблюдаемых в пленочных наноструктурах. Можно привести следующие примеры. В тонких магнитных пленках, в которых размер вдоль одного из направлений соизмерим с длиной волны электрона, наблюдались квантовые размерные эффекты (КРЭ), проявляющиеся в изменении их электронной структуры вдоль этого направления по сравнению с объемным образцом. В дальнейшем было обнаружено, что этот эффект влияет на магнитные и транспортные свойства ТПМС. В ТПМС было обнаружено гигантское (порядка нескольких десятков процентов) магнетосопротивление (ГМС), величина которого зависела от взаимной

1 Немагнитными, как правило, называют материалы, в которых отсутствуют обменные взаимодействия между магнитоактивными ионами, обусловливающие появление магнитной структуры (периодическое пространственное расположение магнитоактивных ионов и упорядоченная ориентация их магнитных моментов в кристалле).

ориентации намагниченности в ферромагнитных слоях [1]. Фактически ТПМС представляют собой новый тип искусственно созданных материалов с необычными физическими свойствами. При изучении вышеуказанных материалов наибольшего внимания заслуживает осциллирующее поведение обменного взаимодействия между ферромагнитными слоями с изменением толщины немагнитного слоя [2, 3]. При количественной оценке этого эффекта на начальном этапе принималось во внимание РККИ-взаимодействие (предложенное практически одновременно Рудерманом, Киттелем, Касуя, Иосидой), а в дальнейшем - уже упоминающиеся выше квантовые размерные эффекты [4, 5].

Вышеописанные эффекты привлекли внимание исследователей, что способствовало появлению большого количества экспериментальных работ, посвященных исследованию магнитных характеристик многослойных тонкопленочных систем, в том числе трехслойных. Результаты детальных исследований обменного взаимодействия в низкоразмерных трехслойных структурах, состоящих из магнитных слоев (Ре или Со) и различных прослоек, таких как диамагнитная (Ag, Аи), парамагнитная (7г, Та, Мо, И, Pd) были представлены, например: в работах в [2, 3, 6], а также в ранних работах лаборатории [7-16]. При изучении магнитных характеристик указанных выше образцов были обнаружены осцилляции значений поля насыщения, И$, при изменении толщины немагнитного слоя. Было установлено, что в образцах с толщиной магнитного слоя до 10.0 нм и немагнитного - до 5.0 нм период осцилляций поля насыщения, Л, порядка 1.0-1.8 нм.

Следует отметить, что практическая значимость описанных выше материалов связана с быстродействием, снижением энергетических потерь и небольшими размерами устройств, созданных на основе этих структур. Благодаря этим уникальным свойствам тонкие магнитные плёнки и многослойные тонкопленочные системы получили широкое применение в оптоэлектронике, а также в устройствах микро- и наноэлектроники, спинтроники. В настоящее время на их основе разрабатываются магниторезистивные датчики магнитного поля и различные сенсоры [17-19]. Тонкопленочные системы используются также для

хранения и записи информации в запоминающих устройствах, позволяя получить высокую плотность и скорость записи информации [20-24].

Если говорить в целом, то результаты уже проведенных исследований ультратонких пленок и ТПМС позволили существенно расширить представления о влиянии границы раздела между магнитной пленкой и подложкой, а также между магнитными и немагнитными слоями на формирование кинетических, магнитных и магнитооптических свойств тонкопленочных магнитных структур. Получена достаточно подробная информация о влиянии микроструктуры подложки (морфологии ее поверхности и ориентации кристаллографических осей зерен) на магнитные свойства тонких пленок. Вместе с тем изучение влияния толщины и состава магнитных и немагнитных слоев на магнитные и магнитооптические свойства тонкопленочных магнитных структур по-прежнему остается одной из актуальных задач в области физики магнитных явлений. Это в первую очередь обусловлено тем, что основная часть экспериментальных работ, как правило, посвящена исследованию влияния проводящего немагнитного слоя на магнитополевое поведение многослойных тонкопленочных систем. Очевидно, что с точки зрения практических применений ТПМС изучение влияния толщины Si полупроводниковой, Bi полуметаллической, а также Cu проводящей прослоек, характеризующихся отличными от ранее исследуемых систем параметрами, на магнитные свойства многослойных магнитных структур заслуживает также внимания. Ниже для информации приведены некоторые уже существующие данные.

Многослойные структуры с промежуточным Si слоем изучались во многих работах. Результаты исследования структурных и магнитных свойств Fe/Si и Co/Si тонкопленочных систем приведены в [25 - 31] и [29 - 39], соответственно. Было обнаружено, что в Fe/Si образцах антиферромагнитный обмен между слоями железа наблюдается при толщинах кремниевого слоя 1.4 - 1.7 и 1.4 - 2.2 нм (см., например, [40 - 41]). В работе [42] было найдено, что при толщине Si слоя 0.8 -1.7 нм взаимодействие между Со слоями является антиферромагнитным (АФ), а при толщине полупроводникового слоя больше 1.7 нм оно исчезает. Полученные

экспериментальные данные об обменном взаимодействии между магнитными слоями через полупроводниковую прослойку в Со^/Со тонкопленочных образцах были достаточно противоречивы.

При изучении тонкопленочных структур с полуметаллическим диамагнитным слоем висмута было найдено, что Ы не образует соединений вблизи границ раздела в многослойных тонкопленочных системах [43]. Материалы, содержащие В^ проявляют высокую магнитооптическую активность [44 - 46]. Например, для Бьсодержащих феррит-гранатовых пленок наблюдались гигантские магнитооптические эффекты [46], что привело к их широкому практическому применению [47]. Однако, особенности обменного взаимодействия тонкопленочных магнитных систем с диамагнитным полуметаллическим Ы слоем далеки от полного понимания. Некоторые аспекты обменного взаимодействия в системах с Ы слоем были обсуждены в работах [48 - 50]. В частности, было найдено, что период, Л, обнаруженных осцилляций в СоБе /Ш/Со образцах порядка 18.0 - 20.0 нм. Это значение было значительно больше наблюдаемого для тонкопленочных систем с металлическим немагнитным слоем.

Приведем некоторые данные, полученные к началу выполнения данной работы для тонкопленочных магнитных систем с медным слоем. Известно, что медь отличается необычно низким удельным электросопротивлением, высоким значением коэффициентов тепло- и электропроводности, обладает диамагнитными свойствами. В работах [1, 3, 51 - 67] приведены результаты исследования гигантского магнетосопротивления и осциллирующего обменного взаимодействия в многослойных тонкопленочных магнитных структурах с медным слоем. Особое внимание уделялось форме поверхности Ферми [59 - 63], влиянию текстуры Си (111) и Си (100) подложек на свойства Fe/Cu/Fe и Со/Си/Со структур [64 - 65], а также отжига на магнитные характеристики исследуемых систем [68, 69]. В [70] были осуществлены экспериментальные попытки по выращиванию нанокристаллических магнитных пленок и металлических слоев

монослойного диапазона; в [71] изучена их электронная структура (проанализировано наличие дискретных энергетических уровней в пленке - так называемых Quantum Well States, QWSs); в [72] исследованы температурные зависимости гигантского магнетосопротивления многослойных Co/Cu образцов. Учитывая изложенное выше, можно утверждать, что, несмотря на огромный накопленный экспериментальный материал, исследование магнитных свойств трехслойных Co/Si/Co, Co/Bi/Co и Co/Cu/Co тонкопленочных наноструктур заслуживает внимания, как с научной, так и практической точек зрения, поскольку оно может способствовать более глубокому пониманию физики межслойного взаимодействия в многослойных образцах. При этом наиболее важной проблемой является экспериментальный анализ влияния толщины и состава магнитных и немагнитных слоев на магнитные свойства тонкопленочных магнитных систем. Следует отметить, что практически все описанные выше данные были получены для многослойных магнитных структур с чередующимися магнитными и немагнитными слоями. Вместе с тем, наличие большого числа интерфейсов в ранее изучаемых многослойных структурах, как правило, усложняет интерпретацию экспериментальных данных. Эта проблема в данной работе была решена путем детального изучения трехслойных магнитных структур. При этом для более глубокого понимания наблюдаемых физических эффектов целесообразно сравнить магнитополевое поведение двухслойных и трехслойных систем. Очевидно, что новые результаты исследований магнитных свойств Co/Si/Co, Co/Bi/Co и Co/Cu/Co систем могут быть полезны при разработке новых слоистых структур для практических применений в современных устройствах микро- и наноэлектроники, а также спинтроники.

Цели и задачи исследования

Целью данной работы является исследование структуры, морфологии и магнитных характеристик Co/Si/Co, Co/Bi/Co и Co/Cu/Co тонкопленочных магнитных систем, а также сравнительное изучение магнитополевого поведения и магнитооптических свойств трехслойных Co/Si/Co, Co/Bi/Co и Co/Cu/Co и двухслойных Co/Si, Si/Co, Bi/Co образцов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Изучение структурных особенностей и морфологии поверхности трехслойных Co/Si/Co, Co/Bi/Co, Co/Cu/Co тонкопленочных магнитных систем.

2. Анализ влияния структурных особенностей и морфологии поверхности Co/Si/Co, Co/Bi/Co и Co/Cu/Co тонкопленочных магнитных систем на их магнитные свойства.

3. Сопоставление экспериментальных данных о влиянии толщины магнитных и немагнитных слоев на приповерхностные и объемные магнитные характеристики Co/Si/Co, Co/Bi/Co и Co/Cu/Co тонкопленочных магнитных систем.

4. Анализ механизмов влияния толщины магнитных и немагнитных слоев на магнитооптические свойства Co/Si/Co и Co/Bi/Co тонкопленочных магнитных систем.

5. Сравнение магнитополевого поведения и магнитооптических свойств трехслойных ^/Si/Co, Co/Bi/Co и Co/Cu/Co и двухслойных Co/Si, Si/Co, Bi/Co образцов и интерпретация полученных результатов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Толщина немагнитных слоев влияет на магнитополевое поведение Co/Si/Co, Co/Bi/Co, Co/Cu/Co образцов из-за наличия обменного взаимодействия между ферромагнитными слоями через немагнитную прослойку.

2. Изменение толщины слоев Si, Cu и Bi от 0.2 до 3.2 нм, от 0.2 до 4.0 нм и от 0.2 до 50.0 нм, соответственно, обусловливает осцилляции полей насыщения и коэрцитивных сил с периодом 1.6 нм и 1.0 нм в Co/Si/Co и Co/Cu/Co тонкопленочных системах и с изменяющимся периодом от 1.0 до 15.0 нм в Co/Bi/Co образцах.

3. Изменение толщины слоев кремния от 0.2 до 3.2 нм в Co/Si/Co образцах влияет на величину магнитооптических сигналов и вид спектральных зависимостей экваториального эффект Керра, наиболее сильно проявляющиеся в смещении нулевого значения ЭЭК в области энергии квантов падающего света от 0.5 до 1.0 эВ.

4. С ростом толщины слоев висмута от 0.2 до 50.0 нм величина магнитооптических сигналов в Co/Bi/Co образцах уменьшается. При этом вид спектральных зависимостей экваториального эффекта Керра практически не изменяется.

Научная новизна работы

1. Обнаружена зависимость магнитополевого поведения Co/Si/Co, Co/Bi/Co и Co/Cu/Co образцов с ростом толщины Si, Bi и Cu немагнитных слоев, проявляющаяся в изменении формы петель гистерезиса от прямоугольных к двухступенчатым.

2. Обнаружены осцилляции величины поля насыщения, HS, и коэрцитивной силы, HC в трехслойных Co/Si/Co, Co/Bi/Co и Co/Cu/Co тонкопленочных структурах с периодом, зависящим от толщины и состава промежуточного слоя, обусловленные обменным взаимодействием между магнитными слоями через немагнитную прослойку.

3. Установлено, что величина магнитооптических сигналов и вид спектральных зависимостей экваториального эффекта Керра Co/Si/Co образцов зависят от толщины слоя кремния, что обусловлено изменением электронной структуры кремния с ростом его толщины.

4. Обнаружено, что вид спектральных зависимостей экваториального эффекта Керра Со/Bi/Co образцов практически не изменяется с увеличением толщины Bi слоя. Причиной этой особенности является отсутствие Bi-Co соединений вблизи интерфейсов в Co/Bi/Co трехслойных системах. Величина магнитооптических сигналов уменьшается с ростом толщины слоя висмута, что объяснено изменением объемного соотношения кобальта и висмута.

Достоверность результатов работы

Обоснованность и достоверность полученных в работе результатов обеспечена использованием современных экспериментальных методов изучения структуры, морфологии, магнитных и магнитооптических свойств тонкопленочных магнитных систем, воспроизводимостью результатов при

повторных измерениях, а также их согласием с теоретическими и экспериментальными данными, опубликованными в научной литературе.

Практическая значимость работы

Результаты комплексных исследований влияния структуры, морфологии, толщины и состава тонкопленочных магнитных систем, представляющих собой чередование магнитных и немагнитных слоев, на их структурные, магнитные и магнитооптические свойства позволяют дать научно-обоснованные рекомендации получения тонкоплёночных магнитных систем с заданными магнитными характеристиками, предопределяющие их дальнейшее широкое практическое применение в различных устройствах микро- и наноэлектроники, а также спинтроники.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Магнитные и структурные свойства тонкопленочных трехслойных систем на основе кобальта с кремнием, висмутом и медью»

Апробация работы

Результаты, полученные в настоящей работе, были представлены и обсуждены в 12 докладах на научных конференциях в России и за Рубежом: XIX Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2012» Секция «Физика», Москва, Россия; XXII Международная конференция «Новое в магнетизме и магнитных материалах», 2012, Астрахань, Россия; International conference «Nanomeeting», 2013, Minsk, Belarus; Moscow International Symposium on Magnetism (MISM 2014), Москва, Россия; XXII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2015» Секция «Физика», Москва, Россия; International Symposium Spin Waves 2015, Санкт-Петербург, Россия; Magnetic and Optics Research International Symposium (MORIS 2015), Пенанг, Япония; XXIII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2016» Секция «Физика», Москва, Россия; VI Euro-Asian Symposium «Trends in Magnetism» (EASTMAG-2016), Красноярск, Россия; VII Baikal International Conference "Magnetic Materials. New Technologies", Иркутск, Россия; International conference «Nanomeeting», 2017, Minsk, Belarus; Moscow International Symposium on Magnetism (MISM 2017), Москва, Россия.

Публикации:

По теме диссертации опубликованы 8 статей в российских и зарубежных журналах, рецензируемых по базе данных Scopus, 5 из которых индексируются также в Web of Science. Кроме того, были опубликованы 10 тезисов докладов в трудах конференций. Список публикаций приведен в конце диссертации.

Личный вклад автора в диссертационную работу

Автором совместно с научным руководителем были сформулированы цель и задачи исследований. Экспериментальные измерения магнитных характеристик изучаемых образцов были выполнены автором работы лично. Структурные особенности и доменная структура образцов были изучены автором под руководством изготовителей образцов д.ф.-м.н., с.н.с А.В. Свалова и д.ф.-м.н. проф. Г.В. Курляндской на кафедре магнетизма и магнитных наноматериалов УрФУ им. Б.Н. Ельцина в рамках гранта "мол-нр" (16-32-50028). Исследования морфологии поверхности изучаемых тонкопленочных систем были выполнены в Центре Коллективного Пользования физического факультета МГУ под руководством с.н.с. кафедры общей физики Т.П. Каминской. Автор участвовал в обсуждениях полученных данных и написании статей по результатам исследований. Соискатель лично докладывал полученные результаты на российских и международных конференциях.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объём работы составляет 150 страниц, включая 59 рисунков, 2 таблицы и список использованных источников из 189 наименований.

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Тонкие магнитные пленки

Металлические ультратонкие пленки и многослойные магнитные структуры исследуются уже в течение многих лет. Начало изучения было положено в 50-х годах прошлого столетия с момента получения пермаллоевых пленок толщиной порядка 100.0 нм. Перспектива использования тонких ферромагнитных пленок в микроэлектронике и в быстродействующих устройствах магнитной памяти благодаря малым размерам и ожидаемым малым временам перемагничивания (~0.1 - 1 нс) стимулировала дальнейшее развитие этого направления [73]. Существенное усовершенствование методов получения этих материалов способствовало активному изучению их магнитных свойств. В частности, благодаря вкладу Дж. Р. Артура и Альфреда Чо в развитие метода молекулярно-лучевой эпитаксии, стало возможным получать тонкие пленки толщиной нанометрового диапазона, а также контролировать кристаллический рост пленок непосредственно во время их напыления в вакуумной камере и их кристаллографические и спектроскопические характеристики[74, 75]. С тех пор и до настоящего времени магнетизм тонких пленок остается интенсивно исследуемой областью физики магнитных явлений. Исследование тонкопленочных систем, полученных с помощью выше указанного метода, способствовало существенному расширению знаний в области физики магнитных явлений. В частности, в ходе изучения тонких пленок существенно расширилось представление о физической природе магнитной анизотропии ферромагнетиков. Исследования многослойных тонкопленочных систем позволили выявить различные процессы их перемагничивания, а также обнаружить новые физические явления. Одним из них является зависимость электрического сопротивления образца от величины внешнего магнитного поля - революционное открытие в 1988 году эффекта гигантского магнетосопротивления (ГМС) Альбером Фертом и Питером Грюнбергом [76, 77] (Рис. 1), которые были удостоены Нобелевской премии по физике в 2007 году.

Hs -1500 — 1 ООО —500 0 500 1000 1500

-to -зо -го -чо о ю го зо to п 1л-4Тг,

Magnetic field (kG) ш 1 л

Рис. 1 Магнетосопротивление, наблюдаемое для многослойных Fe/Cr пленок (слева) [76] и трехслойных Fe/Cr/Fe структур (справа) [77].

Открытие гигантского магниторезистивного эффекта в многослойных пленках положило начало эффективному управлению движения электронов путем воздействия на их спиновые моменты [20]. Причем модель, описывающая влияние спина на подвижность электронов в ферромагнитных, ФМ, металлах, впервые предложенная Н.Ф. Моттом [78], была экспериментально обнаружена и теоретически описана в работе А. Ферта более чем за 10 лет до открытия явления ГМС. Н.Ф. Мотт предложил модель для объяснения некоторых особенностей поведения электрического сопротивления ФМ металлов вблизи температуры Кюри. В ней предполагалось, что расщепление энергетических уровней, относящихся к ориентациям спинов «вверх» и «вниз», приводит к тому, что на уровне Ферми электроны находятся в разных состояниях, соответствующих противоположным ориентациям спинов, и проявляют разные свойства проводимости. Следует отметить, что в практических приложениях эффект ГМС был использован при разработке датчиков магнитного поля, магниторезистивных считывающих тонкопленочных магнитных головок, биосенсоров, а также средств детекции и измерения колебаний в микроэлектромеханических системах (МЭМС) и др. [79].

Многослойные магнитные пленки характеризуются рядом уникальных особенностей магнитных и магниторезистивных свойств, которые активизируют исследовательскую деятельность ученых.

Существует несколько определений ультратонкой магнитной пленки. Наиболее точное определение приводится в обзорной работе [80]. Магнетизм твердых тел представляет собой квантовомеханическое явление, описываемое с использованием принципа Паули и электрон-электронного отталкивания Кулона в терминах электронного потенциала. Требование антисимметрии связывает электронные орбитали с электрон-спиновым состоянием. При этом электроны не занимают одну и ту же область в пространстве, что обусловливает понижение электростатической энергии за счет кинетической. Так как обменное взаимодействие не является результатом прямого атомного спин-спинового взаимодействия, оно может быть описано феноменологически. Одним из удобных описаний его является гамильтониан Гейзенберга, записываемый в виде:

Н = - , (1)

где ^ - обменный интеграл, 8 - спин /-го атома, 8у - спин у-го атома. Это соотношение особенно применимо для локализованной магнитной системы, где 8 - ее полный локализованный атомный момент [81]. Кроме того, часто используется описание, основанное на зонной модели металла Стонера [82, 83]. В рамках этой модели обменная энергия, ЕОБ, определяется из обменного расщепления зон, пропорционального намагниченности. Последнее утверждение было экспериментально доказано для классических переходных металлов Бе, Со, N1 - в работах [84, 85]. Обменная энергия является источником магнитного порядка, проявляющегося в случае ферромагнетизма в параллельной ориентации спинов.

Работа, затраченная на намагничивание ферромагнитного кристалла, по закону сохранения энергии превращается в потенциальную энергию намагничивающегося тела. Эта зависящая от направления спонтанной намагниченности внутренняя энергия кристалла называется энергией магнитной анизотропии, ЕМА. В случаях, когда ЕМА отражает симметрию кристалла, она

называется энергией магнитокристаллической анизотропии, Ек. Природа магнитокристаллической анизотропии заключается в наличии анизотропных взаимодействий в кристалле, возникающих вследствие диполь-дипольного и спин-орбитального взаимодействий, а также внутрикристаллического поля.

Другие виды магнитной энергии включают в себя классическую магнитостатическую энергию, ЕМСТ, определяемую диполь-дипольным взаимодействием; магнитную энергию или энергию взаимодействия с внешним магнитным полем, ЕМ, (эффект Зеемана); магнитоупругую энергия, Ест; энергию магнитострикционной деформации, Е% (магнитострикция - частный случай магнитоупругих взаимодействий). Таким образом, полная энергия ферромагнетика, как было показано у Ландау и Лифшица [86], равна сумме энергий:

Е = ЕОБ + EK + ЕМСТ + ЕМ + Ест + ЕХ , (2)

Несмотря на то, что ЕОБ ~ 0.1 эВ/атом много больше, чем Ест ~ 10-4 эВ/атом и ЕМА ~ 10-5 эВ/атом, две последние являются наиболее важными в макроскопических образцах при измерениях, превышающих характеристические длины, которые будут представлены ниже. Эти длины обычно определяются из классических выражений для различных видов энергий. Так плотность обменной энергии для кубического или изотропного материала записывается в виде [86-88]:

бех = A(Vm)2, (3)

где А - обменная константа, а m = M/MS - единичный вектор намагниченности, MS - намагниченность насыщения.

Как отмечено выше, микроскопически магнитокристаллическая анизотропия обусловлена спин-орбитальным взаимодействием, связывающим направление спина с направлением орбитального момента, и магнитодипольным взаимодействием (исключая анизотропию формы) [89-92]. Для одноосного и кубического кристаллов плотность энергии анизотропии, еодн и екуб, соответственно, выражается как:

еодн = £о(1-аз2) + £о'(1-аз2)2 + ..., (4)

^куб = ^iZi>j a2aj2 + ^a^W + ..., (5)

где a1 - направляющие косинусы намагниченности, Ко, K1 и К2 - константы одноосной и кубической магнитной анизотропии. Вклады одноосной и кубической плоскостной магнитной анизотропии были определены в работе [93], в которой была показана обратная линейная зависимость эффективной константы анизотропии и толщины пленки. Этот факт был впервые продемонстрирован экспериментально Градманом и Мюллером в Ni48Fe52(111) тонких пленках.

При рассмотрении анизотропии ультратонких пленок необходимо учитывать вклад поверхностной магнитной анизотропии, ЕкПОВ, впервые рассмотренной Неелем [94, 95]. Поверхностная магнитная анизотропия возникает вследствие нарушения симметрии на поверхности, так как молекулярное поле для ионов в объеме и на поверхности различается. Неель показал, что:

ЕкПОВ = Кпов cos Э, (6)

где Э - угол между векторами спонтанной намагниченности и нормалью к поверхности, КПОВ - константа поверхностной магнитной анизотропии. Для Fe и Ni, например, величина плотности энергии поверхностной магнитной

ГТ/ЛП л

анизотропии, EK ~ 0.1 - 1 эрг/см [96, 97]. Другая причина появления поверхностной анизотропии связана с атомными ступеньками, появляющимися либо из-за наличия островков, возникающих во время роста пленки, либо из-за поверхностной неоднородности [98, 99].

Кроме того, изучая анизотропию магнитных пленок, необходимо уделять внимание наведенной магнитной анизотропии, обусловленной влиянием внешних воздействий. Это позволяет управлять не только величиной анизотропии, но и другими ее свойствами [100]. Например, при холодной прокатке, отжиге в магнитном поле или в поле внешних упругих напряжений, перекристаллизации в магнитном поле, напылении пленок в присутствии магнитного поля, напылении пленок под углом и т.п. В настоящее время основной причиной появления наведенной магнитной анизотропии принято считать направленное упорядочение дефектов, роль которых могут выполнять атомы замещения и внедрения в сплаве,

вакансии, дислокации и т.п. Первая модель парного упорядочения атомов при рассмотрении наведенной МА была предложена Ван Флеком в 1937 году. Позже японские ученые применили подобную модель для объяснения наведенной магнитной анизотропии в аморфных магнитных материалах. Подробное описание этой модели дано в книге [100]. В соответствии с этим механизмом пары ближайших соседних атомов ориентируются в образце вдоль определенного направления, задаваемого приложенным внешним магнитным полем или механическим напряжением, чтобы возникшая анизотропия стабилизировала имеющуюся ориентацию вектора намагниченности.

Плотность магнитостатической энергии, емст, может быть рассчитана с помощью следующего выражения:

емет = 2пИдМ, (7)

где Ид - магнитодипольное поле, определяемое из распределения намагниченности в образце, которое, в свою очередь, может быть найдено из магнитостатического потенциала и. Значение и определяется поверхностными рпов = пМ и объемными роб = - У-М магнитными зарядами, где п - единичный вектор нормали к поверхности, окружающий магнитный объем [101, 102].

Минимизация полной энергии, задаваемой вышеописанными соотношениями, позволяет получить две характеристические длины:

и = ^ЩЛЩ, (8)

/дС = 4А/К , (9)

где, 1об - длина обменного взаимодействия, а 1дс - ширина доменной стенки.

Другая величина, которая представляет немаловажный интерес - это коэффициент добротности, определяемый отношением константы магнитной анизотропии к магнитостатической энергии:

(2 = К / 2пМв2 (10)

В этом контексте ультратонкими магнитными пленками в работе [80] называют пленки, толщина которых порядка или ниже длины обменного взаимодействия. Эквивалентное выражение для 1дс определяется длиной, равной

^ = 4 Ап / К5 , (11)

выше которой спины возмущены присутствием анизотропии К с шагом, равным w.

С учетом приведенных выше данных, в микромагнитной теории ферромагнетиков ультратонкой магнитной пленкой называется слой ферромагнитного материала, толщина которого равна или меньше длины, определяемой соотношением:

Ь = 4А/К , (12)

где А - обменный параметр, К - константа магнитной анизотропии.

Ранние работы были посвящены рассмотрению микромагнитной структуры (равновесного распределения намагниченности) кристаллических систем, в которых размеры кристалла превосходят размеры домена. В связи с этим вопрос о магнитных свойствах и микромагнитной структуре поликристаллов с малым размером зерна, О, оставался открытым. Ранее системы с малоразмерными частицами обсуждались в основном как магнитотвердые материалы [103]. Для магнитомягких материалов с низким значением коэрцитивной силы, Нс, и высокой магнитной проницаемостью старались получить материалы с максимально возможным размером зерна [104]. Ситуация изменилась с развитием исследований аморфных магнитомягких материалов [105], особенно после обнаружения ультрамагнитомягких свойств [106, 107] в сочетании с высокой намагниченностью насыщения М8 ~ 12000 Гс. Исследования показали [107, 108] что, в нанокристаллических ферромагнетиках Нс растет с уменьшением размера зерна вплоть до уменьшения О ~100.0 нм. При дальнейшем уменьшении О коэрцитивная сила падает ниже 1 Э при О < 10.0 нм (Рис. 2а).

то1

Ё

и >

о X

¿мо-Ч >

'о

w. V

о О

10'

10«

10"1-

10-5

1 . -. | ■.. .| . . ......

/------- / ■ /

/ Р щ а А

F«74.5-»Cu*Nb3si22.5-y8y /

д' ■ without Си. 9 atX В

о* •.о 1 atX Си. 9 atX В

¥ / *А 1 ot% Си. 6 at* В

т 10

£104

>ч

10*-

ъ

о

« 1 о»Ч

L. <1>

Q. юа-

annealed Ih at Ta •A* ai'' cooled оa fumoce cooled

б

50 100 500 1000

Grain Size D in nm

10'-

10

M0°C

Г ' ' ' * I

- 900®C

7ЧЛ

50 100 500 1000

Groin Size D in nm

Рис. 2 Коэрцитивная сила и магнитная проницаемость в зависимости от

размера зерна, О [107].

Данные рисунка 2б свидетельствуют о том, что магнитная проницаемость растет, достигая значения 105 при О ~ 10.0 нм (Рис. 2б). Кроме того, в работе Г. Херцера [107] при рассмотрении модели случайной магнитной анизотропии в нанокристаллических магнитомягких материалах указанные выше характеристические длины оказались чрезвычайно важными. Предполагалось, что исследуемые материалы состоят из гранул, размер О которых меньше обменной длины Ьоб ~ 4А/К. Согласно его теории, магнитные свойства ансамбля низкоразмерных зерен зависят от соотношения энергии локальной магнитной анизотропии и ферромагнитной обменной энергии. В крупнозернистых образцах вектор намагниченности ориентируется вдоль оси легкого намагничения (ОЛН), т.е. распределение намагниченности в кристаллите определяется магнитной кристаллографической анизотропией К1 кристаллитов. Таким образом, при О >> Ьоб обменное взаимодействие между кристаллитами мало. В этом случае магнитные свойства пленок определяются закреплением доменных границ на границах раздела кристаллитов. Величина коэрцитивной силы в данном случае будет обратно пропорциональна размеру кристаллитов [92]:

Нс - ^А/К^ / Мв О, (13)

где K1 - константа одноосной магнитной анизотропии кристаллитов.

С уменьшением размеров зерен относительный вклад обменного взаимодействия становится выше. В результате магнитные моменты зерен ориентируются параллельно друг другу.

В работе [107], упомянутой выше, Г. Херцер предложил модель случайной магнитной анизотропии для конечного числа N кристаллитов (Ы< £об), изначально предложенной Альбеном и другими авторами для аморфных ферромагнетиков [109]. Согласно этой модели имеется ансамбль ферромагнитно-связанных зерен размера О с магнитной кристаллографической хаотично ориентированной анизотропией К1. Эффективная магнитная анизотропия, определяющая процесс перемагничивания, является следствием усреднения по N

3 3

кристаллитам. N = (Ьоб / О) внутри объема, равного V = Ьоб , определяемого обменной длиной (Рис. 3).

Рис. 3 Схема модели случайной магнитной анизотропии. Стрелки изображают беспорядочно ориентированные ОЛН магнитокристаллической анизотропии [107]. (Lex = Lo6)

Для конечного числа зерен N, всегда будет некоторое направление, которое намагничивается легче других, определяемое статистическими флуктуациями. Как следствие, результирующая плотность анизотропии <K> определяется средней амплитудой флуктуаций энергии анизотропии N зерен, т.е.

<K> » Ki / SN = Ki V(^/Lo6)3. (14)

При этом L^ будет определяться в этих самосогласованных условиях уже средней анизотропией <K>, а не K1, т.е.:

Ьоб = ^А/< К >. (15)

Перенормировка Ьоб есть следствие конкуренции анизотропии и обменной энергии. Таким образом, по мере того, как магнитная кристаллографическая анизотропия отдельных кристаллитов подавляется обменным взаимодействием, расстояние, на котором обменная энергия доминирует, возрастает (О << £об). Следствием этого является более эффективное усреднение локальной анизотропии кристаллитов по всему объему поликристаллического образца. Эта тенденция приводит к увеличению обменной длины до значений, равных 30.0 - 40.0 нм.

Для эффективной константы магнитной анизотропии, Кэфф, было получено выражение, справедливое не только для случая одноосной магнитной анизотропии, но и для кубической [107]:

Кэфф « К14О6 / А3. (16)

Поскольку обычно коэрцитивная сила определяется соотношением:

Нс « К/М8, (17)

то в данном случае:

Нс « Кэфф/Мв « К14О6 / МвА3. (18)

В настоящее время исследования тонких пленок нанометрового диапазона в тандеме с их применением в устройствах наноэлектроники, в частности спинтроники, сделали серьезный вклад в понимание физики магнитных явлений в этих материалах [110-113], что особенно проявилось после открытия ГМС. В основе действия устройств наноэлектроники лежат квантовые размерные эффекты.

1.2. Квантовый размерный эффект и осциллирующее обменное взаимодействие

Значительное развитие микроэлектроники и переход к наноэлектронике сопровождался не только качественным изменением в методах визуализации элементов интегральных схем и методах их изготовления, но и существенными

количественными и качественными изменениями свойств таких элементов. В результате возникла потребность в изменении теоретических моделей, используемых для их описания, и в разработке новых методов их проектирования, расчета и моделирования [114].

Основной принцип изменения свойств элементов сводится к уменьшению удельного веса макроскопических взаимодействий (например, сводится практически к нулю роль сил тяготения) и вместе с тем возрастает удельный вес атомно-молекулярных взаимодействий (взаимодействий молекул, атомов, электронов и квазичастиц), хаотического теплового движения. Однако при этом возрастает роль поверхностных явлений и поверхностных электронных состояний. Наиболее значительные, качественные изменения наблюдаются в случае, когда размеры элементов становятся сравнимы или меньше одного из характерных физических параметров, имеющего размерность длины. Такие качественные изменения называют "размерными эффектами". В тонкопленочных системах различают классический и квантовый размерные эффекты.

Классический размерный эффект проявляется в случае, когда толщина магнитной пленки сравнима по порядку величины со средней длиной свободного пробега электронов проводимости в металле [114]. Эффект обусловлен тем, что в данной геометрии при изучении движения электронов становится необходимым учитывать наравне с рассеянием на примесях и дефектах кристаллической структуры в объеме вещества, рассеяние на поверхностях. В этом случае существенным оказывается отражение электронов от внешней границы пленки. В многослойных тонкопленочных магнитных системах классический размерный эффект связан с различием амплитуд рассеяния электронов в соседних слоях, возникающим из-за различия электронной структуры этих слоев. Примером классического размерного эффекта может быть изменение свойств ферромагнитных материалов, помещенных в изменяющееся внешнее магнитное поле. В ультратонких ферромагнитных пленках, когда толщина пленки становится порядка или меньше размера магнитных доменов, уже наблюдается значительная магнитная анизотропия. Когда все размеры ферромагнитного

элемента (например, ячейки памяти) становятся порядка размеров домена, то весь элемент в целом начинает вести себя как единый домен [114]. Таким образом, в тонких металлических пленках, где движение электронов в одном из направлений ограничено малой толщиной пленки, t, сравнимой с постоянной решетки, недостаточно учитывать только классический размерный эффект.

Квантовый размерный эффект (КРЭ) - эффект, связанный с квантованием энергии носителей заряда, движение которых ограничено в одном, двух или трех направлениях. КРЭ обусловлен малыми толщинами пленок или отдельных слоев в многослойных системах. Если быть более точным, то квантовые размерные эффекты начинают оказывать влияние на электронные свойства, когда размер области локализации свободных носителей становится, соизмерим с длиной волны де Бройля:

ЛдБ= h /V2тЁ, (19)

где m - эффективная масса электронов; E - энергия носителей; h - постоянная Планка.

В работе [4] было показано, что при очень малом значении t возможен квантовый характер движения носителей заряда между поверхностями образца, при котором необходимо учесть многократные отражения электронных волн от потенциальных барьеров на границах пленки. В многослойных системах потенциальные барьеры образуются на границах интерфейсов из-за различия уровней Ферми для электронов в разных металлах. В результате интерференции электронных волн образуются стоячие волны, что обусловливает дискретность энергетических уровней в пленке, обычно называемых Quantum Well States (QWSs).

Известно, что в металлах, эффективная масса электронов которых близка к массе свободных электронов mo, а энергия Ферми составляет несколько эВ, длина волны де Бройля составляет ЛдБ = 0.1 - 10.0 нм. Таким образом, влияние размера зерен на электронные свойства может проявляться лишь для очень малых структурных элементов или в очень тонких пленках. Для этих низкоразмерных структур характерна квадратичная зависимость плотности электронных

состояний Ы(Б) от энергии. В наноструктурах, как было сказано выше, свободное движение электронов ограничено, в одном, двух или трех направлениях, как это следует из решения уравнения Шредингера с соответствующими граничными условиями и сопровождается изменением характера электронной плотности. Пусть это будет направление вдоль оси х. В данном направлении потенциальная энергия электрона может быть представлена в виде бесконечно глубокой потенциальной ямы шириной а. Так электрон, помещенный в ограниченную область пространства, 0 < х < а, может занимать только дискретные энергетические уровни, называемые уровнями дискретного квантования. При этом самое низкое состояние имеет энергию [115]:

Е = Н2п2 /2та2, (20)

где Н - редуцированная постоянная Планка (Н = й/2я); т - эффективная масса электрона, которая в твердых телах обычно меньше, чем масса покоя электрона т0. Эта энергия всегда больше нуля. Ненулевая минимальная энергия и отличает квантовомеханическую систему от классической системы, для которой энергия частицы, находящейся на дне потенциальной ямы, тождественно равна нулю. Конечное минимальное значение энергии электронов и дискретность разрешенных энергетических состояний для них в наноструктуре, возникающие как следствие квантово-волнового поведения электрона в замкнутом пространстве, является эффектом квантового ограничения. Он характерен как для электронов, так и для дырок.

Первые исследования КРЭ были начаты во второй половине 20 века. Осцилляционные зависимости таких физических величин как электрическое сопротивление, магнитная проницаемость, эффект Холла с увеличением толщины немагнитного слоя были обнаружены авторами работы [116]. Годом позже, в 1967, была опубликована теоретическая работа Сандомирского [117], посвященная исследованию полуметаллических пленок висмута, объясняющая эти осцилляции. Зона проводимости и валентная зона Ы в результате КРЭ разбиваются на подзоны. Номера подзон соответствуют дискретным значениям

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Харламова Анна Михайловна, 2018 год

Список публикаций

Статьи

А1. Шалыгина Е.Е., Харламова А.М., Рожновская А.А., Курляндская Г.В., Свалов А.В. Особенности магнитных свойств Co/Si/Co тонкопленочных систем// Письма в "Журнал технической физики". — 2013. — Vol. 39. — N.24. — P. 3036.

(Англ. Вар.) Shalygina E.E., Kharlamova A.M., Rozhnovskaya A.A., Kurlyandskaya G.V., Svalov A.V. Features of the magnetic properties of Co/Si/Co thin-film systems// Technical Physics Letters. — 2013. — Vol. 39. — N.24. — P. 30-36.

А2. Shalygina E.E., Kharlamova A.M., Rojnovskaya A.A., Kurlayndskaya G.V., Svalov A.V. Peculiriaties of magnetic properties of Co/Si/Co thin film systems// Physics, chemistry and application of nanostructures. — 2013. — P. 66-69.

А3. Shalygina Elena E., Gan'shina Elena A., Kharlamova Anna M., Mukhin Aleksander N., Kurlyandskaya Galina V., Svalov Andrey V. The Influence of Si on Magnetic and Magneto-optical Properties of Co/Si/Co Thin-Film Systems// Solid State Phenomena. — 2015. — Vol. 233.— P. 653-656.

А4. Shalygina E., Svalov A., Kharlamova A., Ganshina E., Doronin D., Kurlyandskaya G. Influence of Bi on the magnetic and magneto-optical properties of Co/Bi/Co and Bi/Co thin-film systems// Japanese Journal of Applied Physics— 2016. — Vol. 55.— P. 07MF01-1-07MF01-6.

А5. Shalygina E.E., Kharlamova A.M., Kurlyandskaya G.V., Svalov A.V. Exchange interaction in Co/Bi/Co thin-film systems with Bi interlayer// Journal of Magnetism and Magnetic Materials. — 2017. — Vol. 440. — P. 136-139.

А6. Shalygina E.E., Makarov A.V., Kharlamova A.M., Kurlyandskaya G.V., Svalov A.V. The features of structural and magnetic characteristics of the Co/Cu/Co thin-film systems// Physics, chemistry and application of nanostructures. — 2017. — P. 89-92.

А7. Shalygina E.E., Makarov A.B., Kharlamova A.M The Features of the Structural and Magnetic Characteristics of Low-Dimensional Thin-Film Systems Based on

Cobalt and Copper// Moscow University Physics Bulletin.— 2018. — Vol. 73. — N.1. — P. 112-117.

А8. Elena Shalygina, Anna Kharlamova, Andrey Makarov, Galina Kurlyandskaya, Andrey Svalov Structural magnetic characteristics of the Co/Cu/Co thin-film systems // EPJ Web of Conferences.— 2018. — Vol. 185.— P. 03009-1-03009-4.

Тезисы докладов

Т1. Зайков К.В., Харламова А.М., Рожновская А.А., Особенности магнитных свойств Co/Si/Co тонкопленочных систем // Сборник тезисов докладов XIX Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2012». — 2012. — С. 290-291.

Т2. Шалыгина Е., Свалов А.В., Рожновская А.А., Харламова А.М., Курляндская Г.В. Особенности магнитных свойств Co/Si/Co тонкопленочных систем // Сборник тезисов докладов XXII Международной конференции НМММ. — 2012. — С. 551-553.

Т3. Shalygina Elena E., Gan'shina Elena A., Kharlamova Anna M., Mukhin Aleksander N., Kurlyandskaya Galina V., Svalov Andrey V. The Influence of Si on Magnetic and Magneto-optical Properties of Co/Si/Co Thin-Film Systems // Book of Abstracts Moscow International Symposia on Magnetism «MISM 2014».— 2014. — P. 165-165.

Т4. Доронин Д.С., Харламова А.М., Зыков Г.С. Исследования магнитных и магнитооптических свойств тонкопленочных Co/Bi/Co систем // Сборник тезисов докладов XXII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов-2015" .— 2015. — С. 267-269.

Т5. Shalygina E.E., Gan'shina E.A., Kharlamova A.M., Doronin D.S., Svalov A.V., Kurlyandskaya G.V. The Influence of Bi on Magnetic and Magneto-Optical Properties of Co/Bi/Co Low-dimensional Thin-Film Structures // Book of abstracts of International Symposium "Spin Waves 2015".— 2015. — P. 133.

Т6. Shalygina E.E., Kharlamova A.M., Doronin D.S., Kurlyandskaya G.V., Svalov A.V. Magneto-Optical Investigations of Low-dimensional Thin-Film Co/Bi/Co

Systems // Book of abstracts of Magnetics and Optics Research International Symposium «MORIS 2015».— 2015. — P. 33-34.

Т7. Kharlamova A.M., Kulesh N.A., Kurlyandskaya G.V., Shalygina E.E., Svalov A.V. Peculiarities of structural, magnetic and magneto-optical properties of Bi/Co thi-film systems // Book of abstracts of VII Baikal International Conference "Magnetic Materials. New Technologies".— 2016. — P. 167-168.

Т8. Shalygina E.E., Kharlamova A.M., Kurlyandskaya G.V., Svalov A.V. Exchange interaction in Co/Bi/Co thin-film systems with Bi interlayer// The book of abstracts of VI Euro-Asian Symposium «Trends in Magnetism» «EASTMAG 2016».— 2016. -- P. 446-446.

Т9. Макаров А.В., Харламова А.М. Исследования магнитных и магнитооптических свойств тонкопленочных Co/Cu/Co систем // Сборник тезисов докладов XXIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных по фундаментальным наукам «Ломоносов-2016». — 2014. — Т2. — С. 216-218.

Т10. Shalygina E.E., Kharlamova A.M., Makarov A.V., Kurlyandskaya G.V., Svalov A.V. The structural magnetic characteristics of the Co/Cu/Co thin-film systems // Book of Abstracts of Moscow International Symposium on Magnetism «MISM-2017».— 2018. — P. 264-264.

Список цитируемой литературы

1. Parkin S.S.P., Li Z.G., Smith D.J. Giant magnetoresistance in antiferromagnetic Co/Cu multilayers // Appl. Phys. Lett. — 1991. — Vol. 58. — P. 2710-2712.

2. Parkin S.P., More N., Roche K.P. Oscillations in exchange coupling and magnetoresistance in metallic superlattice structures: Co/Ru, Co/Cr, and Fe/Cr // Phys. Rev. Lett. — 1990. — Vol. 64. — P. 2304-2307.

3. Coehoorn R. Giant magnetoresistance and magnetic interactions in exchange-biased spin-valves // Ed. by K. H. J. Buschow. Elsevier, Handbook of Magnetic Materials — 2003. — Vol. 15. — P. 1-197.

4. Stiles M.D. Exchange coupling in magnetic heterostructures // Phys. Rev. B — 1993. — Vol. 48. — P. 7238-7258.

5. Bruno P.J. Theory of interlayer magnetic coupling // Phys. Rev. B — 1995. — Vol. 52. — P. 411-439.

6. Su W.B., Chang C.S., Tsong Tien T. Quantum size effects on ultra-thin metallic films //Taiwan, ROC — 2009. — P. 1-87.

7. Shalyguina E.E., Shin Kyung-Ho Influence of nonmagnetic layer (Ti, Zr, Pt) on magnetic and magneto-optical properties of Fe/NML bilayers and Fe/NML/Fe trilayers // J. Magn. Magn. Mater. — 2000. — Vol. 220. — P. 167-174.

8. Shalygina E.E., Maximova G.V., Komarova M.A., Shalygin A.N., et al. Magneto-optical investigation thin-film magnetic systems // Solid State Phenom. -- 2009. -Vol. 162-163. — P. 253-256.

9. Shalygina E.E., Rojnovskaya A.A., Shalygin A.N. The Influence of Quantum Size Effects on Magnetic Properties of Thin-film Systems // Solid State Phenomena — 2012. — Vol. 190. — P. 514-517.

10. Shalygina E.E., Rojnovskaya A.A., Shalygin A.N The Influence of Quantum Size Effects on Magnetic Properties of Thin-film Fe/ NFM /Fe (NFM: Мо,Та) systems // Technical Physics Lett. — 2011. — Vol. 37. N20 — P. 80-86.

11. Shalyguina E.E., Perepelova E.V., Kozlovskii L., Tamanis E. Magneto-optical investigation of Co/Mo/Co thin-film system// Journal of Magnetism and Magnetic Materials. — 2006. — Vol. 300(1). N20 — P. E363 -E366.

12. Shalygina E.E., Karsanova M.A., Kozlovskii L.V. The magnetic and magnetooptical properties of Fe/Ti, Zr, Pt and Fe/Ti, Zr, Pt/Fe thin-film magnetic structures // Technical Physics Lett. — 1966. — Vol. 26. — N.2. — P. 146-149.

13. Шалыгина Е.Е., Цидаева Н.И., Карсанова М.А. Магнитные и магнитооптические свойства Fe/Pt и Fe/Pt/Fe тонкопленочных магнитных структур // Письма в ЖЭТФ. — 2000. — Т. 71 — С. 53-58.

14. Shalyguina E.E., Shin Kyung-Ho, Karsanova M.A. Magnetic and magneto-optical properties of Fe/Ti, Pt bilayers and Fe/Ti, Pt/Fe trilayers // Non-Linear Electromagnetic Systems. — 2000. — P. 27-31.

15. Шалыгина Е.Е., Карсанова М.А., Козловский Л.В. Магнитные и магнитооптические свойства тонкопленочных магнитных структур // Письма в ЖТФ. — 2000. — Т. 26. — C. 25-30.

16. Shalyguina E.E., Shin Kyung-Ho Oscillatory behavior of magnetic and magneto-optical properties in Fe - Pt thin strustures // J. All. Comp. — 2001. — Vol. 326. — P.298-302.

17. Tumansky S. Thin film magnetoresistive sensors // IOP Publishing Ltd.— 2001. -- P. 1-576.

18. Иванов Р.Д. Магнитные металлические пленки в микроэлектронике // М.: Советское радио.— 1980. —C. 1-192.

19. Svalov A.V., Aseguinolaza I.R., Garcia-Arribas A., Orue I., et al. Structure and Magnetic Properties of Thin Permalloy Films Near the "Transcritical" State // IEEE Trans. Magn. — 2010. — Vol. 46. — N.2. — P. 333-336.

20. Ферт А. Происхождение, развитие и перспективы спинтроники // УФН. — 2008. — Т. 178. — №.12. — С. 1336-1348.

21. Грюнберг П.А. От спиновых волн к гигантскому магнетосопротивлению и далее// УФН. — 2008. — Vol. 178. — N. 12. — P. 1349-1358.

22. Stebliy M.E., Ognev A.V., Samardak A.S., Kolesnikov A.G., Chebotkevich L.A., Han X. Vortex manipulation and chirality control in asymmetric bilayer nanomagnets// J. Appl. Phys. — 2015. — Vol. 117. — P. 17A317-1-17A317-3.

23. Skirdkov P. N., Zvezdin K. A., Belanovsky A. D., George J. M., Wu J. C., Cros V., Zvezdin A. K. Large amplitude vortex gyration in permalloy/Bi2Se3-like heterostructures// Phys. Rev. B. — 2015. — Vol. 92. — N.2. - P. 094432-15094432-5.

24. Касаткин С.И., Васильева Н.П., Муравьев А.М. Спинтронные магниторезистивные элементы и приборы на их основе // М.: Электронинформ. — 2005. — С. 1-168.

25. Патрин Г.С., Овчинников С.Г., Великанов Д.А., Кононов В.П. Магнитные свойства трехслойных пленок Fe/Si/Fe //Физика твердого тела. — 2001. — Т. 43. — №.9. — С.1643 - 1645.

26. Paul A., Buchmeir M., Burger D.E., Rucker U., Schneider C.M. Magnetization reversal via symmetric rotation of layers in exchange biased multilayers// J. Appl. Phys. — 2007. — Vol. 101.— P. 123913-1-123913-10.

27. Naik S.R., Rai S., Chattopahyay M.K. et al. Structural and transport properties of ferromagnetically coupled Fe/Si/Fe trilayers // J. Appl. Phys. — 2008. — V. 104. — P. 063 525-063 531.

28. Naik S.R., Rai S., Tiwari M.K., Lodha G.S. Structural asymmetry of Si/Fe and Fe/Si interface in Fe/Si multilayers // J. Phys. D: Appl. Phys. — 2008. — Vol. 41. -

- P. 115 307-115 312.

29. Lucinski T., Kopcewicz M., Hutten A. et al. Magnetic properties of Fe/Si and Co/Si multilayers // Mater. Sci. . — 2003. — Vol. 21. — N.1. — P. 25-37.

30. Lucinski T., Wandziuk P., Stobieski F. et al. Exchange interlayer coupling in Fe/SixFe100-x and Co/Si multilayers // J. Magn. Magn. Mater. — 2004. — Vol. 282.- P. 248-251.

31. Малыгин Д. Е. Формирование силицидов железа и кобальта на поверхности чистого и окисленного монокристаллического кремния // Автореферат канд. физ. - мат. наук. - СПб. — 2008. — С. 1-18.

32. Grundy P.J., Fallon J.M., Blythe H.J. Magnetic and electrical properties of Co/Si multilayer thin films // Phys. Rev. B — 2000. — Vol. 62.— N.14. — P. 9566-9574.

33. Fallon J.M., Faunce C.A., Grundy P.J. Microstructure of sputter-deposited CoOSi multilayer thin films // J. Appl. Phys. — 2000. — Vol. 88. — N.5. — P. 2400-2407.

34. Ruterana P., Haudy P., Boher P. A transmission electron microscopy study of lowtemperature reaction at the CoSi interface // J. Appl. Phys. — 1990. — Vol. 68.

— N.3. — P. 1033-1037.

35. Enkovaara J., Ayuela A., Nieminen R.M. Interlayer coupling in Co/Si sandwich structures // Phys. Rev. B. — 2000. — Vol. 62.— N.23. — P. 16 018-16 022.

36. Tsay J.S., Yao Y.D., Liou Y., Lee S.F., Yang C.S. Comparison of magnetic properties of ultrathin Co/Si(111) and Co/Ag/Si(1 1 1) films // JMMM. — 2000. — Vol. 209.— P. 208-210.

37. Tsay J.S., Fu T.Y., Lin M.H., Yang C.S., Yao Y.D. Microscopic interfacial structures and magnetic properties of ultrathin Co/S(111) films // J. Appl. Phys. Lett. — 2006. — Vol. 88.— P. 102 506-102 508.

38. Kharmouche A., Cherif S.-M., Bourzami A., Layadi A., Schmerber G. Structural and magnetic properties of evaporated Co/Si(100) and Co/glass thin films // J. Phys. D: Appl. Phys. — 2004. — Vol. 37.— P. 2583-2587.

39. Sagdeo A., Rai S., Srivastava A.K., Lodha G.S., Rawat R Guen., K Le, Jonnard P. Origin of step-like behavior in the Co/Si system // J. Phys.: Condens. Mater. — 2011. — Vol. 23.— P. 246 004-240 011.

40. Briner B., Landolt M. Intrinsic and Heat-Induced Exchange Coupling through Amorphous Silicon // Phys. Rev. Lett. — 1994. — Vol. 73.— N.2.— P. 340-343.

41. Mattson J.E., Fillerton Fric E., Kumar S., Lee S.R. et al. Photo-induced antiferromagnetic interlayer coupling in Fe superlattices with iron silicide spacers (invited) // J. Appl. Phys. — 1994. — Vol. 75.— N.10.— P. 6169-6173.

42. Inomata K., Saito Y. Interlayer coupling in Co/Si multilayers (abstract) // J. Appl. Phys. — 1997. — Vol. 81. — P. 5344.

43. Garcia N., Kao Y.H., Strongin M. Galvanomagnetic Studies of Bismuth Films in the Quantum-Size-Effect Region. // Phys. Rev. B. — 1972. — Vol. 5. — N.6. — P. 2029-2039.

44. Moskvin A. and Zenkov A. Bismuth-induced increase of the magneto-optical effects in iron garnets: a theoretical analysis // J. Phys.: Condens. Matter . — 2002.

— Vol. 14. — N.28. — P. 6957-6968.

45. G. Siu, and C. Lee Magnons and acoustic phonons in Y3-xBixFe5O12 // Phys. Rev.

— 2001. — Vol. 64. — P. 094421-1-094421-9.

46. Nur-E-Alam M., Vasiliev M., Kotov V. and Alameh K. Recent developments in magneto-optic garnet-type thin-film materials synthesis // Procedia Engineering . -

— 2014. — Vol. 76. — P. 61-73.

47. Рандошкин В. В., Червоненкинс А. Я. Прикладная магнитооптика// Энергоатомиздат. — 1990. — С. 1-319.

48. Патрин, Г. С., Яковчук, В. Ю., Еремин, Е. В., Зайцев, А. В. Магниторезонансные исследования межслоевых взаимодействий в трехслойных пленках FeNi/Bi/FeNi // Труды 11го Международного симпозиума «Упорядочение в минералах и сплавах». — 2008. — С. 105-108.

49. Patrin G., Yakovchuk V. and Velikanov D. Influence of semimetal spacer on magnetic properties in NiFe/Bi/NiFe trilayer films // Phys. Lett. A. — 2007. — Vol. 363. — P. 164-167.

50. Jen-Hwa Hsua and Sahu D. R. Interlayer coupling in a trilayer junction having bismuth as spacer layer // Appl. Phys. Lett. — 2005. — Vol. 86. — P. 195501-1 -195501-3.

51. Parkin S.P., Bhadra R., Roche K.P. Oscillatory magnetic exchange coupling through thin copper layers // Phys. Rev. Lett. — 1991. — Vol. 66. — N.16. — P. 2152-2155.

52. Mosca D. H., Petroff F., Fert A., Schroeder P. A., Pratt W. P. Jr. and Loloee R. Oscillatory interlayer coupling and giaht magnetoresistance in Co/Cu multilayers // J. Magn. Magn. Mater. — 1991. — Vol. 94. — P. L1-L5.

53. Parkin S.S. Systematic variation of the strength and oscillation period of indirect magnetic exchange coupling through the 3d, 4d, and 5d transition metals // Phys. Rev. Lett. — 1991. — Vol. 67. — N.25. — P. 3598-3601.

54. Bennett W.R., Schwarzacher W., Egelhoff W.F. Concurrent enchancement of Kerr rotation and antiferromagnetic coupling in epitaxial Fe/Cu/Fe structures // Phys. Rev. Lett. — 1990. — Vol. 65. — N.25. — P. 3169-3169.

55. Coehoorn R. Period of oscillatory exchange interactions in Co/Cu and Fe/Cu multilayer systems // Phys. Rev. B. — 1991. — Vol. 44. — N.17. — P. 9331-9337.

56. Chappert C. and Renard J. P. Long-Period Oscillating Interactions Between Ferromagnetic Layers Separated by a Nonmagnetic Metal: a Simple Physical Picture// Europhys. Lett. — 1991. — Vol. 15. — N.5. — P. 553-55.

57. Deaven D. M., Rokhsar D. S., and Johnson M. Simple theory of exchange coupling in transition-metal magnetic multilayers // Phys. Rev. B. — 1991. — Vol. 44. — N.11. — P. 5977-5980.

58. Herman F., Sticht J., and M. van Schilfgaarde Long and short range oscillatory exchange coupling in Fe/Cu and Co/Cu magnetic multilayers // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. — 1991. — Vol. 231. — P. 195-202.

59. Bruno P., Chappert C. Oscillatory coupling between ferromagnetic separated by a nonmagnetic metal spacer // Phys. Rev. Lett. — 1991. — Vol. 67. — N.12. — P. 1602-1605.

60. Johnson M.T., Coehoorn R., J.J. de Vries et al. Orientational Dependence of the Oscillatory Exchange Interaction in Co/Cu/Co // Phys. Rev. Lett. — 1992. — Vol. 69. — N.6. — P. 969-972.

61. Johnson M. T., Purcell S. T., McGee N. W. E., Coehoorn R., J. aan de Stegge, and Hoving W. Structural dependence of the oscillatory exchange interaction across Cu layers // Phys. Rev. Lett. — 1992. — Vol. 68. — N.17. — P. 2688-2691.

62. Fuss A., Demokritov S., Grunberg P., and Zinn W. Short- and long period oscillations in the exchange coupling of Fe across epitaxially grown Al- and Au-interlayers // Magn. Magn. Mater. — 1992. — Vol.103. — P. L221-L227.

63. Pierce D. T., Bull. Am. Phys. Soc. — 1992. — Vol. 37. — P. 196 .

64. Qiu Z.Q., Pearson J., Bader S.D. Oscillatory interlayer magnetic coupling of wedged Co/Cu/Co sandwiches grown on Cu(100) by molecular beam epitaxy // Phys. Rev. B. — 1992. — Vol. 46. — N.13. — P. 8659-8663.

65. Egelhoff W.F., Jr. and M.T. Kief Fe/Cu/Fe and ColCdCo Multilayers on Cu(ll1): The Absence of Oscillatory Antiferromagnetic Coupling // IEEE Trans. Magn. — 1992. — Vol. 28. — N.5. — P. 2742-2744.

66. Bloemen P.J.H. Interlayer exchange coupling and giant magnetoresistance in magnetic multilayers // ACTA PHYSICA POLONICA A. — 1996. — Vol. 89. — N.3. — P. 277-299.

67. Victor Ciupina, Iulian Prioteasa, Daniela Ilie et all //Synthesis and characterization of Copper/Cobalt/Copper/Iron nanostructurated films with magnetoresistive properties// AIP Conf. Proc. 1815, 040001-1-040001-4 (2017).

68. Чеботкевич Л.А., Иванов Ю.П., Огнев А.В. Коэрцитивная сила и наведенная анизотропия многослойных пленок // Физика твердого тела. — 2007. — Т. 49. — №.11. — С. 2039-2044.

69. Yue Zhao, Guojian Li, Kai Wang, Yaqi Shi, Chun Wu, Qiang Wang Interdiffusion and magnetic properties of Co/Cu/Co trilayers produced by high magnetic field annealing // Materials Chemistry and Physics. — 2016. — Vol. 182.

— P.481-487.

70. Shirinzadeh Haji Giant Magnetoresistance and Oscillations In Interlayer Exchange Coupling In Co/Cu/Co Multi-Layers // IJFPS. — 2014. — Vol. 4. — N.3.

— P. 89-94.

71. Kloth P., Wenderoth M., Willke P., Pr'user H., and Ulbrich R. G. Quantum well states with nonvanishing parallel momentum in Cu/Co/Cu(100) // Phys. Rev B. — 2014. — Vol. 89. — P. 125412-1-125412-5.

72. Elsafi B., Trigui F. Influence of temperature on giant magnetoresistance in Co/Cu/Co trilayers // Indian J Phys. — 2016. — Vol. 90. — N.1. — P. 35-41.

73. Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений // М: Изд-во Моск. ун-та — 1985.- С. 1-336.

74. Arthur J.R. Molecular Beam Epitaxy // Surf. Sci. — 2002. — Vol. 500. — P. 189-217.

75. Cho A. Y., Arthur J.R. Molecular Beam Epitaxy // Progress in Solid-State Chemistry. — 1975. — Vol. 10. — Part.3. — P. 157-191.

76. Babich N., Broto J.M., Fert A., Nguyen Ven Dau F., et al. Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices // Phys. Rev. Lett. — 1988. — Vol. 61. — N.21. — P. 2472-2475.

77. Binasch G, Grunberg P, Saurenbach F, ZinnWPhys. Rev. B 39. — 1989. — Vol. 39. — N.7. — P. 4828-4830.

78. Mott N. F. The Electrical Conductivity of Transition Metals // Proc. R. Soc. London A. — 1936. — Vol. 153. — N.7. — P. 699-717.

79. Coehoorn R. Novel Magnetoelectronic Materials and Devices // Lecture Notes TU/e —2000. — P. 1-98.

80. Vaz C.A.F., Bland J.A.C., Lauhoff G. Magnetism in ultrathin film structures // Rep. Prog. Phys. — 2008. — Vol. 71. — P. 1-78.

81. Hurd C.M. Varieties of magnetic order in solids // Contemp. Phys. — 1982. — Vol. 23. — N.5. — P. 469-493.

82. Stoner E.C. Collective Electron Specific Heat and Spin Paramagnetism in Metals // Proc. R. Soc. Lond. A — 1936. — Vol. 154.— P. 656-678.

83. Stoner E.C. Collective electron ferromagnetism // Proc. R. Soc. Lond. A — 1938. — Vol. 165.— P. 372-414.

84. Stöhr J. and Siegmann H.C. Magnetism: From Fundamentals to Nanoscale Dynamics // Berlin: Springer — 2006. — Vol. 152.— P. 820.

85. Baberschke K., Donath M., Nolting W. Band-Ferromagnetism // Springer — Lecture Notes in Physics (Book 580). — 2001. — P. 403.

86. Landau L.D. and Lifshitz E.M. On the theory of the dispersion of magnetic permeability in ferromagnetic bodies // Phys. Z. Sowjetunion — 1935. — Vol. 8 — P. 153-169.

87. Carr W.J.Jr. Encyclopedia of Physics vol XVIII/2 // ed S. Flügge Berlin: Springer — 1966.— P. 274.

88. Kittel C. Quantum Theory of Solids // 2nd rev. print.— 1987. — P. 1-425.

89. Kanamori J. Anisotropy and magnetostriction of ferromagnetic and antiferromagnetic materials, in: G. T. Rado and H. Suhl (Eds.) // Magnetism. — 1963. — Vol. I. — P. 127-203.

90. Farle M. Ferromagnetic Resonance of Ultrathin Metallic Layers. // Rep. Prog. Phys. — 1998. — Vol. 61. — P. 755-826.

91. van der Laan G. Microscopic origin of magnetocrystalline anisotropy in transition metal thin films // J. Phys.: Condens. Matter. — 1998. — Vol. 10. — P. 3239-3253.

92. Stöhr J. Exploring the microscopic origin of magnetic anisotropies with X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) spectroscopy // J. Magn. Magn. Mater. — 1999. — Vol. 200. — P. 470-497.

93. Gradmann U. Magnetism in ultrathin transition metal films // Handbook of Magnetic Materials. — 1993. — Vol. 7(1). — P. 1-96.

94. Neel L. L'anisotropie superficielle des substances ferromagnetiques // Comptes Rendus Acad. Scienc. — 1953. — V.237. — N23. — P. 1468-1470.

95. Neel L. L'anisotropie magnetique superficielle et surstructures d'orientation // J.Phys.Radium. — 1954. — V. 15. — N.4. — P.225 - 239.

96. Gradmann U. Magnetic surface anisotropies // J. Magn. Magn. Mater. — 1986. -- V. 54-57. — P.733 - 736.

97. Johnson M T, Bloemen P J H, der Broeder F J A and de Vries J J Magnetic anisotropy in metallic multilayers // Rep. Prog. Phys. — 1996. — V. 59. — P.1409 -1458.

98. Albrecht M., Furubayashi T., Przybylski M., Korecki J., Gradmann U. and Harrison W. A. Magnetic step anisotropies // J. Magn. Magn. Mater. — 1992. — V. 113. — P.207-220.

99. Qiu Z Q and Bader S D Surface magneto-optic Kerr effect (SMOKE) // J. Magn. Magn. Mater. — 1999. — V. 200. — P.664-678.

100. Chikazumi S. Physics of Magnetism // New York-London-Sydney: John Willey&Sons. — 2001. — Vol. 1 — P. 1-554.

101. Brown W. F. Magnetostatic Principles in Ferromagnetism // Interscience Publishers. — 1962. — P.1-202.

102. Jackson J D Classical Electrodynamics Second Edition // Wiley. — 1975. — P.102-105.

103. Luborsky F.E. High Coercive Materials. Development of Elongated Particle Magnets // J. Appl. Phys. — 1961. — Vol. 32. — P. 171S-183S.

104. Pfeiffer E. and Radeloff C. Soft Magnetic Ni-Fe and Co-Fe alloys - some physical and metallurgical aspets // J. Mag. Mag. Mat. — 1980. — Vol. 19 — P. 190-207.

105. Boll R. and Hilzinger H.R. Comparison of amorphous materials, ferrites and permalloys // IEEE Trans. — 1983. — Vol. Mag-19. — N.5. — P. 1946-1951.

106. Yoshizawa Y., Oguma S. and Yamauchi K. New Febased soft magnetic alloys composed of ultrafine grain structure // J. Appl. Phys. — 1988. — Vol. 64. — P. 6044-6046.

107. Herzer G. Grain size of coercivity and permeability in nanocrystalline ferromagnets // IEEE Transaction on Magnetics. — 1990. — Vol. 26. — N.5. — P. 1397-1402.

108. Herzer G. Soft magnetic nanocrystalline materials // Scripta Metallurgica et Materialia. — 1995. — Vol. 33. — N.10/11. — P. 1741-1756.

109. Alben R., Becker J.J.and Chi M.C. Random Anisotropy in Amorphous Ferromagnets // J. Appl. Phys. — 1978. — Vol. 49. — P. 1653-1658.

110. Bland J.A.C. and Heinrich B. (ed) Ultrathin Magnetic Structures I: An Introduction to the Electronic, Magnetic and Structural Properties // Berlin: Springer

— 1994. — P. 1-350.

111. Heinrich B. and Bland J.A.C. (ed) Ultrathin Magnetic Structures II: Measurement Techniques and Novel Magnetic Properties // Berlin: Springer — 1994.— P. 1-350.

112. Bland J.A.C. and Heinrich B. (ed) Ultrathin Magnetic Structures III: Fundamentals of Nanomagnetism // Berlin: Springer — 2005. — P. 1-318.

113. Heinrich B. and Bland J.A.C. (ed) Ultrathin Magnetic Structures IV: Applications of Nanomagnetism // Berlin: Springer — 2005. — P. 1-257.

114. Войтович И.Д., Корсунский В.М. Интеллектуальные сенсоры: Учебное пособие // Из-во Бином. — 2015. — P. 1-624.

115. Глущенко А.Г., Глущенко Е.П., Гончарова Г.Н., Жуков С.В. Оптическое материаловедение. Материалы и технологии оптических элементов // Учебное пособие. — 2017. — P. 1-196.

116. Оргин Ю.Ф., Луцкий В.Н., Елинсон М.И. О наблюдении квантовых размерных эффектов в тонких пленках висмута // ЖЭТФ Письма в редакцию -

- 1966. — Т. 3 — C. 114-118.

117. Sandomirskii V.B. Quantum size effect in a semimetal film // Soviet Physics JETP — 1967. — V. 25. — N.1. — P. 101-106.

118. Grunberg P., Schreiber R., Pang Y., Brodsky M.B., et al. Layered Magnetic Structures: Evidence for Antiferromagnetic Coupling of Fe Layers across Cr Interlayers // Phys. Rev. Lett. — 1986. — Vol. 57. — N.19. — P. 2442-2445.

119. Ortega J.E., Himpsel F.J., Mankey G.J. and Willis R.F. //Quantum well states and magnetic coupling between ferromagnets through a noble metal layer// Phys. Rev. B. — 1993. — Vol. 47. — N.3. — P. 1540-1552.

120. Bayreuther G., Bensch F., Kottler V. Quantum oscillation of properties in magnetic multilayers (invited) // J. Appl. Phys. — 1996. — Vol. 79. — P. 45094514.

121. Garcia N., Hernando A. Theory for coupling ferromagnetics through paramagnetics layers: direct exchange coupling plus a magnetic pump mechanism // J. Magn. Magn. Mater. — 1989. — Vol. 78 — P. 122-128.

122. Saurenbach F., Walz U., Hinchey L., Grunberg P., Zinn W. Static and dynamic magnetic properties of Fe-Cr-layered structures with antiferromagnetic interlayer exchange // J. Appl. Phys. — 1988. — Vol. 63 — P. 3473-3475.

123. Ведяев А.В., Грановский А.Б. Гигантское магнитосопротивление // Природа— 1995. — Т. 8 — С. 72-79.

124. Ruderman M.A., Kittel C. Indirect Exchange Coupling of Nuclear Magnetic Moments by Conduction Electrons // Phys. Rev. — 1954. — Vol. 96. — N.1. — P. 99-102.

125. Kasuya T. A Theory of Metallic Ferro- and Antiferromagnetism on Zener's Model // Progr. Theor. Phys. — 1956. — Vol. 16. — N.1. — P. 45-57.

126. Yoshida K. Magnetic Properties of Cu-Mn Alloys // Phys Rev. — 1957. — Vol. 106. — N.5. — P. 893-898

127. Roth L. M. Generalization of the Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida Interaction for Nonspherical Fermi Surfaces // Phys. Rev. — 1966. — Vol. 149. — N. 2. — P.519-525.

128. Wang Y., Levy P.M., Fry J.L. Interlayer magnetic coupling in Fe/Cr multilayered structures // Phys. Rev. Lett. — 1990. — Vol. 65. — N.25. — P. 2732-2735.

129. Munoz M.C., Perez-Diaz J.L. Exchange coupling in magnetic multilayers: a quantum size effect // Phys. Rev. Lett. — 1994. — Vol. 72. — N.15. — P. 24822485.

130. Lacroix C., Gavigan J.P. Interlayer coupling in magnetic multilayers: analogy to superexchange process in insulators // J. Magn. Magn. Mater. — 1991. — Vol. 93 -

- P. 413-417.

131. Edwards D.M., Mathon J., Muniz R.B., Phan M.S. Oscillations of the exchange in magnetic multilayers as an analog of de Haas-van Alphen effect // Phys. Rev. Lett.

— 1991. — Vol. 67. — N.4. — P. 493-496.

132. Brubaker M.E., Mattson J.E., Sowers C.H., Bader S.D. Oscillatory interlayer magnetic coupling of sputtered Fe/Mo superlattices // Appl. Phys. Lett. — 1991. — Vol. 58 — P. 2306-2308.

133. Lin C., Gorman G., Lee C., Farrow R., Marinero E., Do H., and Notarys H., Magnetic and structural properties of Co/Pt multilayers // J. Magn. Magn. Mater. -1991. — Vol. 93 — P. 194-206.

134. Qiu Z.Q., Pearson J., Berger A., Bader S.D. Short-period oscillations in the interlayer magnetic coupling of wedged Fe(100)/Mo(100)/Fe(100) grown on Mo(100) by molecular-beam epitaxy // Phys. Rev. Lett. — 1992.— Vol. 68. — P. 1398-1401.

135. Barnas J. Interlayer exchange coupling in ultra-thin layered structures // J. Magn. Magn. Mater. — 1993. — Vol. 128. — P. 171-178.

136. Bruno P.J. Interlayer exchange coupling: a unified physical picture // J. Magn. Magn. Mater. — 1993. — Vol. 121. — P. 248-252.

137. Shigeru S., Takaya N. et. al. Magnetic properties and structure of Co/Pt multilayered films evaporated on heated substrates. // J. Appl. Phys. — 1993. — Vol. 32.— Part I. — P. 791-795.

138. Qadri S.B., Kim C., Twigg M. et. al. Ion-beam deposition of Ag/Fe multilayers and their structural and magnetic properties. // J.Vac. Scl. Technol. A — 1991. — Vol. 9. — N.3. — P. 512-514.

139. Lee C.H., He Hui, Lamehis F.J., Vavra W., Uher C., and Clarke Roy Magnetic anisotropy in epitaxial Co superlattices. // Phys. Rev. B — 1990. — Vol. 42. — N.1. — P. 1066-1069.

140. Purcell S.T., van Kesteren H.W., Cosman E.C., Hoving W. Structural and magnetic studies of ultrathin epitaxial Co films deposited on a Pd (111) single crystal // J. Magn. Magn. Mater. — 1991. — Vol. 93 — P. 25-30.

141. Liu C., Bader S.D. Magnetic properties of ultrathin fcc Fe(111)/Ru(0001)films// Phys. Rev. B — 1990. — Vol. 41. — N.1. — P. 553-556.

142. Liu C., Bader S.D. Magnetic properties of ultrathin epitaxial films of iron // J. Magn. Magn. Mater. — 1991. — Vol. 93 — P. 307-314.

143. Liu C. and Bader S.D. Two- dimensional magnetic phase transition of ultrathin iron film on Pd (100) // J.Appl.Phys. — 1990. — Vol. 67. — N.9. — P. 5758-5760.

144. Ye J., He W., Wu Q., Liu H.-L., Zhang X.-Q., Chen Z.-Y. and Cheng Zh.-H. Determination of magnetic anisotropy constants in Fe ultrathin film on vicinal Si(111) by anisotropic magnetoresistance // Scientific Reports. — 2013. — Vol.3. -- Article number: 2148.

145. URL: http://www.xumuk.ru/bse/1397.html (Химические сервисы).

146. URL: http://chem100.ru/elem.php?n=14 (Справочник химика).

147. Rangelov G., Augustin B., Stober J., Fauster Th. Initial stages of epitaxial CoSi2 formation on Si(100) surfaces // Phys. Rev. B — 1994. — Vol. 49. — N.11. — P. 7535-7542.

148. Gomoyunova M.V., Pronin I.I., Gall N.R., Molodtsov S.L., Vyalikh D.V. Interaction of cobalt with the Si(100)2x1 surface studied by photoelectron spectroscopy // Surf. Sci. — 2005. — Vol. 578. — P. 174-182.

149. Dash S.P., Goll D., Carstanjen H.D. Subsurface enrichment of Co in Si (100) at initial stages of growth at room temperature: a study by high-resolution Rutherford backscattering // Appl. Phys. Lett. — 2007. — Vol. 90. — P. 132109-1-132109-3.

150. Quiros C., Martin J.I., Zarate L. et. al. Antiferromagnetic coupling in amorphous CoxSi1-xSi multilayers // Phys. Rev. B — 2005. — Vol. 71. — P. 024423-1024423-5.

151. Yaacoub N., Meny Ch., Ulhaq-Bouillet C. et. al. Short period magnetic coupling oscillations in Co/Si multilayers: Role of crystallization and interface quality // Phys. Rev. B — 2007. — Vol. 75. — P. 174402-1-174402-6.

152. Vaividares S.M., Quiros C., Mirone A., Tonnerre J.M. et. al. Resolving antiferromagnetic states in magnetically coupled amorphous Co-Si-Si multilayers by soft x-ray resonant magnetic scattering // Phys. Rev. B — 2008. — Vol. 78. — P. 064406 -1-064406-7.

153. Tsay J.S., Yang C.S., Liou Y. et. al. Magnetic properties of ultrathin Co films on Si(111) and CoSi2 surfaces. // J. Appl. Phys. — 1999. — Vol. B 85. — P. 49674969.

154. Tsay J.S., Yao Y.D., Wang K.S. et. al. Magnetic properties of ultrathin cobalt films grown on Ge(111) and Si(111) substrates. // J. Appl. Phys. — 2002. — Vol. 91. — N.10. — P. 8766-8768.

155. Chang H.W., Tsay J.S., Nung Y.C. et. al. Magnetic properties and microstructure of ultrathin Co/Si(111) films // J. Appl. Phys. — 2007. — Vol. 101. — P. 09D124-1 - 09D124-3.

156. Пронин И.И., Гомоюнова М.В., Соловьев С.М. и др. Начальные стадии роста и магнитные свойства пленок кобальта на поверхности Si(100)2x1 // Физика твердого тела — 2011. — Т. 53. — вып. 3 — С. 573-578.

157. Pronin I.I., Gomoyunova M.V., Malygin D.E. et. al. Magnetic ordering of the Fe/Si interface and its initial formation // J. Appl. Phys. — 2008. — Vol. 104. — P. 104914-1 - 104914-10.

158. Pronin I.I., Gomoyunova M.V., Malygin D.E. et. al. Magnetic - dichroism study of iron silicides formed at the Fe/Si(100) interface // J. Appl. Phys. A — 2009. — Vol. 94. — P. 467-471.

159. Гомоюнова М.В., Гребенюк Г.С., Пронин И.И. Энергия связи 2p -электронов кремния и 3p - электронов кобальта в силицидах кобальта. // Письма в ЖТФ — 2011. — Т. 37. — вып. 23 — С. 76-81

160. Toscano S., Briner B., Hopster H., Landolt M. Exchange-coupling between ferromagnets through a non-metallic amorphous spacer-layer // J. Magn. Magn. Mater. — 1992. — Vol. 114. — P. L1-L6.

161. Mattson J.E., Kummar S., Fullerton E.E., Lee S.R., Sowers C.H., Grimsdith M., Bader S.D., Parker F.T. Photoinduced antiferromagnetic interlayer coupling in Fe/(Fe-Si) superlattices // Phys. Rev. Lett. — 1993. — Vol. 71. — N.1. — P. 185188.

162. Патрин Г.С., Волков Н.В., Кононов В.Л. Влияние оптического излучения на магнитный резонанс в трехслойных пленках Fe/Si/Fe // Письма ЖЭТФ . — 1998. — Т. 68. — Вып.4. — С. 287-290.

163. URL: http://n-t.ru/ri/ps/pb083.htm (Популярная библиотека химических элементов).

164. Qi J., Shi D., Zhao J., Jiang X. Stable Structures and Electronic Properties of the Oriented Bi Nanowires and Nanotubes from First-Principle Calculations // J. Phys. Chem. — 2008. — Vol. 112 — P. 10745-10753.

165. Cheng Y.-T., Weiner A.M., Wong C.A., Balogh M.P., Lukitsch M.J. Stress-induced growth of bismuth nanowires // Appl. Phys. Lett. — 2002. — Vol. 81. — N.17. — P. 3248-3250.

166. Jin C.G., Jiang G.W., Liu W.F., Cai W.L., Yao L.Z., Yao Z., Li X.G. Fabrication of large-area single crystal bismuth nanowire arrays// J. Mater Chem. — 2003. — Vol. 13 — P. 1743-1746.

167. Wang Y., Kim K.S. Large-scale polyol synthesis of single-crystal bismuth nanowires and the role of NaOH in the synthesis processNanotechnology — 2008. -

- Vol. 19 — P. 265303-1-265303-6.

168. Lin Y.-M., Sun X., Dresselhaus M.S. Theoretical investigation of thermoelectric transport properties of cylindrical Bi nanowires// Phys. Rev. B — 2000. — Vol. 62.

— N.7. — P. 4610-4623.

169. Wyckoff R.W.G. 2nd ed. Crystal Structures // — 1963. — Vol. 1 — P. 1-467.

170. Caruana A.J., Cropper M.D. , Stanley S.A. Spontaneous growth of bismuth nanowires on a sputter deposited thin bismuth film // Surface and Coatings Technology. — 2015. — Vol. 71 — P. 8-12.

171. Heremans J., Thrush C., Lin Y.-M., Cronin S., Zhang Z., Dresselhaus M., Mansfield J. Bismuth nanowire arrays: Synthesis and galvanomagnetic properties // Phys. Rev. B— 2000. — Vol. 61. — N.4. — P. 2921-2930.

172. И. И. Алиев Электротехнический справочник //— 2010. — С. 1-384.

173. Parkin Magnetotransport in Transition Metal Multilayered Structures // MfM 45 -- P. 113-132.

174. Свалов А.В. Влияние размерного и структурного факторов на магнетизм многослойных пленок на основе 3d- и 4^металлов: диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук: 01.04.11; [Место защиты: Екатеринбург. «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»] — Екатеринбург, 2017. — 290 с.

175. Evico magnetics company User instruction for evico magnetics combined overview/high-resolution Kerr Microscope & Magnetometer // — P. 1-57.

176. Hubert A., Schäfer R. Magnetic Domains, The analysis of magnetic microstructures // Springer Science & Business Media. — 1998. — P. 1-696.

177. Новиков А. И. Исследование магнитооптических свойств Ni-Mn-содержащих сплавов гейслера и разбавленных магнитных полупроводников GaMnAs(Sb) И TiO2:V: диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук: 01.04.11; [Место защиты: Москва. «Московский Государственный Университет»] — Москва, 2016. —144 с.

178. Перов Н.С., Родионова В.В., Прудникова М.В., Грановский А.Б., Прудников В.Н. Вибрационный магнитометр. Специальный физический практикум // Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова. — 2016.— С. 1-32

179. Миронов В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии // Учебное пособие для студентов старших курсов высших учебных заведени. РАН. Институт физики микроструктур.— 2004.— P. 1-110.

180. URL: http://www.ntmdt.ru (Изготовитель оборудования АСМ - компания «НТ-МДТ»).

181. Вонсовский С.В. Магнетизм, магнитные свойства диа-, пара-, ферро антиферро- и ферримагнетиков // Москва, Наука.— 1971. — С. 987.

182. Звездин К. Особенности перемагничивания трехслойных структур // Физика твердого тела. — 2000. — Т. 42 — С. 116-120.

183. Казаков В.Г. Процессы перемагничивания и методы записи информации на магнитных пленках // Соросовский образовательный журнал — 1997. — №.11. — С. 99-106.

184. Kai Liu and Chien C. L., Searson P. C. Finite-size effects in bismuth nanowires // Phys. Rev. B. — 1998. — Vol. 58. — №.22. — P. 681-684.

185. Schoenberg D., Lifshitz I. M., Kaganov M. I., Wilkins J. W., Chambers R. G., Mackintosh A. R. etc. edited by Springford M. Electrons at the Fermi Surface // Cambridge University Press. — 2011.— P. 1-558.

186. Yafet Y. Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida range function of a one-dimensional free-electron gas // Phys. Rev. B — 1987. — Vol. 36. — N.7. — P. 3948-3949.

187. Huber H.E., and Craf M.J. Electronic transport in a three-dimensional network of one-dimensional bismuth quantum wires // Phys. Rev. B — 1999. — Vol. 60 — N.24. — P. 16880-16884.

188. Chu H. T., and Ji Y. de Haas-van Alphen effect in two-dimensional thin films of pure bismuth // Phys. Rev. B — 1990. — Vol. 41. — N.2. — P. 920-927.

189. Kuch W., Schäfer R., Fischer P., and Hillebrecht F.U., Magnetic Microscopy of Layered Structures // Springer Heidelberg. — 2015. — P. 1-246

Благодарности

Автор выражает благодарность научному руководителю профессору Шалыгиной Елене Евгеньевне за помощь с выбором темы научной работы, непрерывное обучение и помощь в проведении экспериментальных исследований, проявленное внимание, терпение и поддержку при написании диссертации.

Автор выражает признательность коллегам кафедры магнетизма за содействие в проведении измерений и выполнении научной работы, неоценимую профессиональную и человеческую поддержку. Автор благодарит за ценные научные консультации и полезные замечания: профессора, заведующего кафедрой магнетизма Перова Николая Сергеевича; профессора Ганьшину Елену Александровну; профессора Прудникова Валерия Николаевича; профессора Грановского Александра Борисовича; к.ф.-м.н., доцента Радковскую Анну Александровну; к.ф.-м.н., доцента Котельникову Ольгу Анатольевну.

Автор выражает благодарность к.т.н., доценту кафедры общей физики физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Каминской Татьяне Петровне за помощь в проведении исследований на атомном силовом микроскопе.

Автор выражает благодарность сотрудникам отдела магнетизма твёрдых тел НИИ ФПМ и кафедры магнетизма и магнитных наноматериалов Уральского Федерального Университета за проведенные совместные исследования, приобретенный опыт, ценные замечания и консультации: д.ф.-м.н., профессора Курляндскую Галину Владимировну; к.ф.-м.н., доцента Савина Петра Алексеевича; к.ф.-м.н. Лепаловского Владимира Николаевича, д.ф.-м.н., профессора, заведующего кафедрой магнетизма и магнитных наноматериалов Васьковского Владимира Олеговича; к.ф.-м.н. Кулеш Никиту Викторовича; к.ф.-м.н. Горьковенко Александра Николаевича, а также остальных членов кафедры, оказавших неоценимую поддержку во время стажировок. Особую благодарность и признательность автор выражает д.ф.-м.н., с.н.с. Свалову Андрею Владимировичу, предоставившему образцы для данного исследования.