Магнитоструктурные эффекты в пленочных конденсатах на основе 3d-металлов и сплавов редкая земля-переходной металл: исследования и применения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.11, доктор физико-математических наук Фролов, Георгий Иванович

• Фролов, Георгий Иванович
• доктор физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Фролов, Георгий Иванович

Введение

Актуальность.

Цели и задачи работы

Научная новизна

Практическая значимость

Апробация работы

Публикации

Глава 1. Структура и магнитные свойства аморфных ферримагнитных пленок сплавов РЗМ-ПМ

1.1. Химический состав и структура.

1.2. Магнитная структура

1.3. Численный расчет и экспериментальное исследование процессов перемагничивания

1.3.1. Особенности основного состояния одноосного ферримагнетика вблизи температуры компенсации

1.3.2. Модель бинарной структуры

1.3.3. Толщинная зависимость магнитных свойств пленок РЗМ-ПМ

1.4. Природа перпендикулярной анизотропии в пленках РЗМ-ПМ

1.5. Эффекты старения в пленках РЗМ-ПМ

Выводы к главе

Глава 2. Эффекты взаимодействия лазерного излучения с пленками

РЗМ-ПМ

2.1. Процессы структурообразования и термомагнитная запись в двумерных магнитных системах

2.2. Новый механизм термомагнитной записи в аморфных пленках РЗМ-ПМ

2.2.1. Термомагнитная запись в точке Кюри

2.2.2. Термомагнитная запись короткими импульсами лазерного излучения

2.2.3. Термоупругие напряжения в магнитных пленках при оптической записи.

2.3. Термомагнитная запись аналоговой информации

Выводы к главе

Глава 3. Применение аморфных пленок РЗМ-ПМ в устройствах оптической обработки информации

3.1. Диски для магнитооптической памяти.

3.2. Регистрация оптических излучений и магнитная фотография

3.3. Регистрация локальных магнитных неоднородностей в носителях информации.

Выводы к главе

Глава 4. Структура и свойства нанокристаллических пленок

Зс1-металлов

4.1. Технология получения нанокристаллических пленок.

4.2. Нанокристаллические пленки железа.

4.2.1. Химический состав и структура

4.2.2. Магнитные свойства

4.2.3. Фазовые превращения в нанокристаллических пленках Fe-N

4.3. Нанокристаллические пленки кобальта

4.3.1. Химический состав и структура

4.3.2. Магнитные свойства

4.3.3. Электрические свойства

4.4. Пленки никеля, полученные методом импульсно-плазменного напыления

4.4.1. Структура и свойства пленок Ni

4.4.2. Структура и свойства пленок Ni, осажденных в атмосфере азота

Выводы к главе

Глава 5. Физико-технологические аспекты создания нанокристаллических пленочных материалов для практических применений.

5.1. Магнитомягкие свойства нанокристаллических пленок 3<1-металлов

5.1.1. Корреляция структура - коэрцитивность в нанокристаллических магнитных материалах

5.1.2. Магнитный гистерезис в наногранулированных системах с суперпарамагнитными частицами

5.1.3. Магнитные свойства высокорезистивных наногранулированных пленок

5.2. Пленочные носители для устройств памяти со сверхплотной магнитной записью

5.2.1. Переход от магнитооптической памяти к продольной магнитной записи.

5.2.2. Требования к магнитным носителям с плотностью записи

1010 бит/см

5.2.3. Формирование упорядоченной структуры в наногранулированных магнитных пленках

Выводы к главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Магнитоструктурные эффекты в пленочных конденсатах на основе 3d-металлов и сплавов редкая земля-переходной металл: исследования и применения»

Актуальность

Вторая половина прошлого столетия ознаменовалась появлением новых областей техники, сыгравших существенную роль в модернизации образовательного, научного и индустриального уровней общества. Появление микроэлектроники, информатики и информационных технологий стало возможно благодаря выдающимся достижениям в разработке новых твердотельных материалов с необычными физическими свойствами.

Можно выделить два направления получения новых свойств у твердотельных материалов: понижение размерности образцов и переход к неупорядоченным структурам.

Двумерные образцы (тонкие пленки) обнаруживают специфические свойства, зависящие от их геометрических размеров. Эти размерные эффекты появляются в том случае, когда какая-либо характерная длина в данном физическом явлении (например, длина свободного пробега электрона, радиус обменного взаимодействия и т.д.) становится сравнимой с толщиной образца. Существование размерных эффектов в тонких пленках открывает широкие возможности экспериментального изучения вещества в пленочном состоянии, позволяет определить микроскопические константы твердого тела, которые трудно или невозможно находить в массивных образцах.

Особое место в физике пленок занимают пленки магнитоупорядоченных веществ [1,2]. Это связанно с тем, что, они позволяют поставить и решить ряд фундаментальных проблем для «двумерного» случая в физике магнетизма, а во-вторых, с тем, что они проявляют интересные физические свойства. Особую значимость приобретают исследования свойств магнитных пленок, направленные на их использование в микроэлектронике и СВЧ-технике. Изучением физических свойств магнитопленочных материалов с моно- и поликристаллической структурой исследователи занимались до начала 70-х годов.

За это время был обнаружен и интерпретирован целый ряд необычных эффектов в магнитных пленках, которые нашли широкое применение в технике [3]. На повестку дня стал вопрос о создании магнитопленочных материалов с новыми свойствами.

Аморфные ферромагнетики

В современной физике конденсированного состояния имеется определенный класс объектов, которые называются неупорядоченной системой [4]. В твердом теле неупорядоченность есть следствие неравновесности его структуры, но при этом время существования этой структуры чрезвычайно велико. При определенных условиях в кристаллической области параметров твердого тела может возникнуть новое состояние системы - аморфное. Это долгоживущее слобонеравновесное состояние характеризуется смешанными свойствами. С одной стороны, плотность вещества и ее флуктуации близки к тем, что наблюдается в кристаллическом состоянии, а с другой стороны, корреляционные характеристики близки к жидкой фазе (наличие ближнего и отсутствие дальнего структурного порядка).

К настоящему времени предложен ряд структурных моделей аморфных материалов, которые можно разделить на две большие группы [5]: первая группа моделей основывается на квазижидкостном описании структуры с помощью непрерывной сети хаотически расположенных плотноупакованных атомов; вторая группа - основывается на описании структуры кристаллов (кластеров), содержащих высокую плотность дефектов различного типа (в частности, межзеренных границ). Для описания структурно неупорядоченной системы в рамках квазижидкостной модели может служить случайная упаковка шаров в модели Бернала. На базе такой модели были рассчитаны функции радиального распределения, полученные с помощью новых приближенных уравнений Орнштейна-Цернике при плотности кристаллического состояния. Получено расщепление второго максимума в радиальной функции на два пика и предложено считать это расщепление структурным признаком аморфного состояния [6].

Основная идея «кластерной» модели состоит в том, что небольшое число атомов может иметь более низкую энергию в силу упорядоченности в расположении этих атомов. Кластеры рассматриваются как группировки или конфигурации атомов с повышенной упорядоченностью в их взаимном расположении и с более сильными внутренними связями по сравнению с внешними. При этом кластер не имеет поверхности раздела, а переход от одной локальной группировки к другой совершается непрерывно через более разу-порядоченные области. Отличие кластеров от нанокристаллитов заключается в отсутствии у первых трансляционных элементов симметрии. Критический размер кристалла, при котором он еще сохраняет все присущие данному типу кристалла элементы симметрии, и следует считать нижним пределом размера нанокристаллита. Например, для a-Fe этот критический размер ~ 0,5 нм, для Ni ~ 0,6 нм [7]. Очевидно, эти размеры определяют переход от нанокристал-лической к аморфной структуре в рамках кластерной модели.

Закономерности, присущие неупорядоченным системам (в т.ч. аморфным): пространственная однородность в среднем и отсутствие корреляций между локальными случайными параметрами. Эти параметры будучи случайными в конечной системе, стремятся в макроскопическом пределе к определенным неслучайным значениям. Поэтому, несмотря на отсутствие у аморфных сплавов 3<1-металлов дальнего порядка в расположении атомов, в них наблюдается магнитное упорядочение. Первоначально дальний магнитный порядок в атомно-неупорядоченной среде приписывается существованию в структуре неких нанокристаллических областей. Это было связанно с тем, что ферромагнетизм не мыслится без кристаллической решетки. Однако в 60-х годах А.И. Губанов теоретически обосновал возможность существования аморфных ферромагнетиков [8], что в дальнейшем было экспериментально подтверждено. Тем не менее многие особенности свойств аморфных магнитных материалов все еще не получили достаточно полного объяснения. В то же время расширение круга областей практического применения аморфных ферромагнетиков делает задачу изучения природы ферромагнетизма неупорядоченных систем очень актуальной.

Из большого класса аморфных магнитных материалов, находящихся в центре внимания исследователей, остановимся на аморфных пленках сплавов редкоземельных (тербиевая группа) и переходных металлов (РЗМ-ПМ). Эти сплавы сочетают в себе высокие магнитные характеристики 4£металлов (большой магнитный момент) и Зё-металлов (высокая температура Кюри). Однако в кристаллическом состоянии эти металлы образуют лишь небольшое количество стехиометрических составов, которые являются гомогенными фазами. В то же время в случае аморфных сплавов взаимная растворимость Зс1- и 4£металлов имеет широкие концентрационные пределы, что позволяет получать материалы с различными физическими свойствами. Также как и в кристаллических интерметаллических соединениях, в аморфных сплавах переходных и редкоземельных (тербиевая группа) элементов формируется ферримагнитное упорядочение.

Аморфное состояние сплавов РЗМ-ПМ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими аморфными системами [9]: различие в радиусах атомов редкоземельных и переходных металлов способствует образованию аморфной фазы и не требует включения в состав стеклообразующей компоненты; высокая термостабильность - кристаллизация происходит при Т > 500 К; легко реализуется в пленочных образцах без криогенных температур подложки.

Магнитная структура. В то время как магнитная структура аморфных ферромагнетиков относительно проста, в аморфных ферримагнетиках она может быть очень сложной вследствие преобладающей роли отрицательного обменного взаимодействия между РЗМ и ПМ атомами, а также вследствие высокой локальной магнитной анизотропии со случайным распределением осей. На основе экспериментальных результатов по исследованию магнитной структуры аморфных сплавов РЗМ-ПМ методом упругого рассеивания нейтронов были сделаны следующие выводы [10]: магнитные моменты атомов

РЗМ ориентируются главным образом параллельно друг другу; магнитные моменты подрешеток РЗМ и ПМ ориентируются антипараллельно; в зависимости от величины средней локальной анизотропии со случайным распределением осей и средней обменной энергией могут возникнуть различные случайные неколлинеарные магнитные структуры.

Намагниченность. Разупорядочение атомной структуры определяет особенности поведения намагниченности в аморфных пленках РЗМ-ПМ. Величина магнитного момента на формульную единицу, которая определяется из измерений низкотемпературной намагниченности в экстраполяции Т —» О К, оказывается меньше для аморфного состояния по сравнению с соответствующим кристаллическим [И]. Полученный результат интерпретируется, с одной стороны, увеличением магнитного момента переходного металла в аморфном состоянии. Этот эффект связан с тем, что аморфное состояние характеризуется низкой плотностью и большими расстояниями между РЗМ атомами, вследствие чего уменьшен перенос заряда от РЗМ к ПМ атомам, по сравнению с кристаллическим аналогом. С другой стороны, нарушение параллельной ориентации магнитных моментов РЗМ атомов приводит к уменьшению эффективной намагниченности РЗМ подрешетки и понижению намагниченности сплава.

Ферримагнитное упорядочение в пленках РЗМ-ПМ предполагает существование точки магнитной компенсации на концентрационной зависимости намагниченности насыщения при Т = const. Наличие такой точки было экспериментально обнаружено. Компенсационный состав зависит от вида элементов, входящих в сплав: при Т = 300 К самое большое содержание РЗМ-элемента (28 ат. %) в пленках НоСо и самое низкое (22 ат. %) - в TbFe.

Точка Кюри. Температуры Кюри в аморфных и кристаллических ферри-магнетиках, как правило, сильно отличаются. Такое отличие обусловлено влиянием следующих факторов:

1. Переход s-элементов РЗМ атомов в Зё-зону переходного металла в аморфном состоянии менее существенный, что приводит к увеличению магнитного момента переходного металла и точки Кюри в аморфном сплаве.

2. Обменные интегралы и среднее число ближайших соседей в аморфном состоянии существенно отличаются от соответствующих значений для кристаллического состояния вследствие различий химического и позиционного ближних порядков.

3. Несопряжение спинов, локальная магнитная анизотропия и структурные флуктуации обменных интегралов приводят к снижению точки Кюри.

Если предположить, что основное различие точки Кюри сплавов РЗМ-Со и РЗМ-Ре связанно с разным влиянием перераспределения заряда (фактор 1), а другие факторы (2 и 3) играют приблизительно одинаковую роль в этих сплавах, то должны выполняться следующие соотношения: Тса> Тск, для сплавов РЗМ-Со и Тса< Тск, для сплавов РЗМ-Ре.

Этот вывод подтверждают экспериментальные результаты: в аморфных сплавах ТЬСо2 Тса> 600 К (Тск> 240 К), а в сплавах ТЬБе Тса> 390 К (Тск> 704 К) [11]. В аморфных сплавах РЗМ-Со перераспределение заряда не играет существенной роли и не может скомпенсировать влияние других факторов, поэтому в них наблюдается уменьшение температуры Кюри по сравнению с кристаллическим состоянием.

Магнитная анизотропия. В 1973 г. в аморфных пленках сплавов Сё-Со и Сё-Ре была обнаружена большая магнитная анизотропия [12]. Это открытие послужило дополнительным стимулом к изучению свойств аморфных сплавов РЗМ-ПМ, т.к. значительно расширило область практических приложений этих материалов [13, 14].

Для объяснения природы магнитной анизотропии аморфных ферримаг-нетиков был предложен ряд механизмов:

1. Магнитная анизотропия обусловлена анизотропией в расположении пар атомов переходных металлов.

2. Анизотропия, вызванная механическими напряжениями (магнито-упругая анизотропия).

3. «Столбчатая» структура, которая возникает за счет эффектов самоэкранирования во время осаждения пленки.

Направление легкого намагничивания может быть параллельным и перпендикулярным плоскости пленок. Для реализации второго варианта необходимо, выполнение условия К| > 27гМ5 (энергия перпендикулярной анизотропии должна быть больше энергии анизотропии формы образца). Как показали эксперименты, в широкой концентрационной области аморфных сплавов РЗМ-ПМ это условие выполняется. При этом нужно учитывать тот факт, что соотношение вкладов перечисленных выше механизмов формирования магнитной анизотропии определяется составом и технологическими условиями получения пленок.

Магнитооптические свойства. Интерес к магнитооптическим свойствам (эффекты Керра и Фарадея) в аморфных пленках РЗМ-ПМ в значительной степени определяется тем фактором, что они имеют большое значение для практического использования этих материалов [15]. Концентрационные зависимости для пленок с содержанием от 15 до 40 ат. % РЗМ показывают уменьшение угла вращения Керра (<Зк) и Фарадея (С)Р) с увеличением концентрации РЗМ-элемента. В связи с этим встает вопрос о вкладе той и другой подрешетки в формирование магнитооптических эффектов.

Сравнение спектров угла вращения С)к для аморфных пленок сплавов РЗМ-ПМ и пленок переходных металлов показывает, что они имеют одинаковый характер для видимой части спектра. Этот результат подтверждает предположение об основном вкладе ПМ-подрешетки в МО-эффекты для интервала X = 400 700 нм. Таким образом, величина С)к и С)Р вблизи точки магнитной компенсации в аморфных пленках РЗМ-ПМ остается большой, несмотря на то, что МЭф в окрестности точки компенсации близка к нулю.

Практическое использование аморфных пленок РЗМ-ПМ. В 1958 г. была высказана идея термомагнитной записи информации [16]. При использоваи нии для записи лазерного луча (минимальный размер сфокусированного пучка определяется дифракционным пределом и составляет пятно диаметром

А Л 1 мкм) может быть получена плотность записи ~ 10 бит/см , что на несколько порядков превышало плотность записи устройств памяти, существующих на тот период. Но с реализацией этого метода записи возникли проблемы, которые определялись тем, что к магнитным материалам предъявлялись противоречивые требования. Такую высокую плотность записи могли обеспечить только пленочные материалы с намагниченностью, расположенной по нормали плоскости пленки [17], т.е. должно быть выполнено условие К| > 2пМ5. Для выполнения этого условия требовались материалы с малой величиной Мб. С другой стороны, для увеличения сигнала считывания требовалось большое М8, т.к. ис ~ М8.

Только в середине 70-х годов появились материалы, в которых это противоречие было устранено. Этими материалами стали аморфные пленки сплавов РЗМ-ПМ [17, 18]. Использование сплавов РЗМ-ПМ, близких к точке магнитной компенсации, обеспечивало малую величину эффективной намагниченности. В то же время использование магнитооптических эффектов для считывания информации гарантировало большой сигнал, т.к. намагниченность Зё-подрешетки определяет в основном величину этих эффектов. Задача создания магнитооптических запоминающих устройств на базе пленок РЗМ-ПМ потребовала, с одной стороны, более детального изучения особенностей физических свойств этих материалов (процессы перемагничивания в окрестности точки магнитной компенсации, природа перпендикулярной анизотропии, механизмы старения этих материалов и т.д.), а, с другой стороны, исследования эффектов взаимодействия лазерного излучения с пленками РЗМ-ПМ с целью оптимизации параметров записи. Эти вопросы стали предметом наших исследований в течение 1980 — 1995 гг.

Магнитные нанокристаллические материалы

В 60-е годы прошлого столетия на стыке физики металлов и коллоидной химии возникло новое направление исследований - физика ультрадисперсных сред. Это направление связанно с изучением особого класса материалов, представляющих собой микроскопические ансамбли малых частиц, размеры которых лежат в области от 1 до 100 нм. Наибольший интерес получили исследования металлических ультрадисперсных сред [19], основные физические свойства которых, существенно отличаются от свойств объемных аналогов. Особенности свойств ансамбля малых частиц определяются как индивидуальными параметрами частиц, так и эффектами взаимодействия между ними. Особые структуры и свойства малых атомных агрегаций представляют значительный научный и прикладной интерес, т.к. являются промежуточными между строением и свойствами изолированных атомов и твердым телом. При этом, чем меньше размер частиц, тем больше специфических свойств они проявляют. Поэтому неудивительно, что в обзоре [20], опубликованном через 10 лет после работы [19], к малым частицам относятся уже структурные образования с размером <10 нм. Эти частицы принято называть нанок-ристаллитами, а ансамбли таких частиц - нанокристаллическими материалами [21].

Физические свойства нанокристаллитов определяются, с одной стороны, влиянием размерных эффектов, когда размеры частиц становятся соизмеримы или меньше, чем характерный корреляционный масштаб того или иного физического явления, а с другой стороны, увеличением доли поверхностных атомов в структуре частицы.

Если говорить о магнитных наночастицах, то новые свойства у них появляются в диапазоне размеров О = 20 40 нм. Частицы Зё-металлов и их сплавов при этих масштабах переходят в однодоменное состояние, что приводит к смене механизма перемагничивания и увеличению коэрцитивной силы. Однако более значительные изменения свойств у этих наночастиц наблюдается при Э < 10 нм, когда доля поверхностных атомов увеличивается до 10-^-50 %. В этом случае для понижения свободной энергии частицы происходит перестройка ее структуры: образование фаз с меньшей поверхностной энергией, т.е. с более плотной упаковкой атомов (ОЦК —> ГЦК), или уменьшение среднего межатомного расстояния. Перестройка структуры частиц сопровождается изменением ее физических свойств [19, 20, 22].

В то же время высокая химическая активность поверхностных атомов приводит к тому, что на поверхности частицы образуется оболочка из оксидов, карбидов и других соединений Зс1-металлов, т.е. наночастица перестает быть гомогенным образованием. Взаимодействие «ядра» частицы с «оболочкой» также изменяет магнитные свойства этого наноблока: понижается эффективная намагниченность, увеличивается константа магнитной анизотропии и т.д. [23, 24].

Когда из таких наноблоков получают конденсированные среды, на свойства таких материалов дополнительно к индивидуальным особенностям наночастиц влияют также эффекты взаимодействия между ними, что приводит к значительной модификации и даже принципиальному изменению свойств известных материалов при переходе в нанокристаллическое состояние [25, 26]. Специалисты видят широкое практическое применение этих на-нокомпозитов для создания магнитомягких и магнитожестких, материалов, а также сред-носителей для устройств магнитной памяти нового поколения [27].

Практически все типы наноматериалов, за исключением супрамолеку-лярных [28], из-за структурных особенностей являются неравновесными. В самом общем виде удаление от равновесия и соответственно избыточная свободная энергия Гиббса могут быть связаны характерным для наноматериалов обилием поверхностей раздела, наличием неравновесных фаз, остаточных напряжений и повышенным содержанием дефектов кристаллического строения.

Вполне очевидно, что при термических воздействиях неизбежны рекри-сталлизационные, релаксационные процессы, а также явления распада и фазовых превращений. Все это должно сказываться на физико-химических свойствах, определяя важность изучения эффектов старения этих материалов. Эта задача, также как и исследование природы размерных эффектов, являются важнейшими и сравнительно малоизученными проблемами нанокристал-лических материалов.

Таким образом можно утверждать, что на сегодняшний день многие свойства нанокристаллических материалов еще не нашли должной интерпретации. В то же время большая практическая значимость этих композитов является существенной мотивацией для увеличения внимания со стороны специалистов к изучению свойств этих материалов. В качестве примера повышенного интереса к этой области физики твердого тела может служить тот факт, что в США в структуре Национального совета по науке и технике, который возглавляет лично президент страны, в середине 90-х годов создан подкомитет - Межотраслевая группа по науке, нанотехнике и нанотехноло-гии. С 1997 по 2002 год финансирование исследований в этой области выросло в 6 раз и в 2002 году составило ~ 600 млн. долларов [29].

Здесь уместно привести цитату из выступления в сенате США лауреата Нобелевской премии Ричарда Смоли: «Еще 10 20 лет тому назад большая нанотехнологическая программа была бы преждевременной. Еще не было требуемого инструментария, а также необходимого понимания и умонастроения. Сейчас же мы имеем поток новых результатов и приставка «нано» слышится на всех научных и технических конференциях по всему миру. Слово «нано» стало подобно зуммеру. Без национальной нанотехнологической инициативы США уже к 2010 году окажутся в положении, когда будет уже поздно предпринимать усилия по сохранению своего ведущего положения, и им придется уступить во всех сторонах экономики обширные рынки нанотехнологической продукции» [30].

Свойства нанокристаллических магнитопленочных материалов стали объектом наших исследований с 1992 года.

Цели и задачи исследования.

Цель работы: разработка физико-технологических основ создания магнитопленочных материалов с заданными свойствами. Установление и интерпретация связи между различными видами структурной неупорядоченности и магнитными свойствами пленочных конденсатов.

Объект исследования: аморфные ферримагнитные пленки сплавов РЗМ-ПМ и нанокристаллические пленки 3d - металлов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• Разработать технологию получения аморфных пленок сплавов РЗМ-ПМ в условиях сверхвысокого вакуума (10"9 torr) с контролем ряда магнитных параметров «in situ» и нанокристаллических пленок 3d - металлов с размером структурных блоков < 5 нм.

• Провести комплексное исследование корреляции структура-свойства пленочных образцов в исходном состоянии и после термоотжига.

• Изучить эффекты взаимодействия лазерного излучения с аморфными пленками сплавов РЗМ-ПМ.

• Рассмотреть возможности практического использования обнаруженных новых эффектов для создания устройств современной микро- и оптоэлек-троники и вычислительной техники.

Научная новизна полученных в диссертации результатов состоит в том, что:

• Разработана вакуумная технология нанесения магнитопленочных конденсатов, создающая основу для получения структурно- и магнитонеравно-весных образцов с необходимой степенью топологической и химической неупорядоченностью.

Проведено качественное и количественное описание влияния неоднород-ностей химического и фазового состава на магнитные и электрические свойства неравновесных пленочных конденсатов.

Предложена модель формирования перпендикулярной магнитной анизотропии в аморфных ферримагнитных пленках, основным источником которой являются высокоанизотропные кристаллоподобные кластеры, формирующиеся в области подложки.

Теоретически и экспериментально исследованы особенности термомагнитной записи информации в аморфных ферримагнитных пленках при воздействии коротких импульсов лазерного излучения (т < 10 не). Разработаны физические принципы и созданы магнитопленочные материалы для записи аналоговой информации.

Проведено комплексное исследование магнитных и электрических свойств нанокристаллических пленок 3(1 — металлов с размером наноча-стиц (р < 10 не). Изучены особенности перестройки структуры и физических свойств этих материалов в результате термической релаксации. Проведено экспериментальное исследование влияния эффектов магнитного взаимодействия между суперпарамагнитными частицами на физические свойства пленочных нанокомпозитов.

Практическая ценность полученных в диссертации результатов определяется тем, что:

Предложен новый механизм термомагнитной записи информации в аморфных пленках РЗМ-ПМ, энергетическая чувствительность которого на порядок выше порога чувствительности обычного метода записи в точке Кюри.

На базе разработанного термомагнитного метода записи аналоговой информации создан прибор для визуального наблюдения и фотометрирова-ния структуры оптических излучений и визуализации магнитных полей рассеяния магнитных головок, лент, дисков.

• Показана возможность создания высокорезистивных магнитомягких материалов для устройств СВЧ-электроники на базе нанокристаллических пленок 3d - металлов.

• Предложено использовать наногранулированные материалы с упорядоченным расположением магнитных наночастиц для создания магнитопле

I л л ночного носителя со сверхплотной записью информации 10 бит/см .

На основе проведенных исследований были выполнены научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по заданию ГКНТ при СМ СССР и ряда министерств. Были разработаны и переданы в производство магнитопленочные датчики слабых магнитных полей, технология получения макетов магнитооптических дисков, магнитооптический визуализатор полей рассеяния на магнитных носителях и магнитных головках.

Апробация полученных результатов. Результаты, изложенные в диссертации, докладывались на Международном коллоквиуме «Magnetic Films and Surfaces» (Регенсбург, 1975; Дюссельдорф, 1994); на международных конференциях «International Symp. on Magnetism» (Warsaw, 1994; Москва, 1999); на международной конференции «Magn.multilayers and low dimens. magn.» (Ekaterinburg, Russia, 1994); на международной конференции NANO-2 (Herald of Russian Acad. Tech. Sei. 1994); на Всесоюзных конференциях по физике магнитных явлений (Донецк, 1977; Харьков, 1979; Пермь, 1981); на Всероссийских конференциях - школа-семинар «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Москва - МГУ, 1994; 1996; 1998; 2000; 2002; 2004); на Втором всероссийском семинаре «Моделирование неравновесных систем-99» (Красноярск, 1999); на Первом междисциплинарном семинаре «Фракталы и прикладная синергетика» (Москва - РФФИ, 1999); на XVI Российской конференции по электронной микроскопии (Черноголовка, 1996); на Республиканских конференциях «Автоматизация и механизация процессов производства и управления» (Каунас - КПИ, 1979, 1980); на Всесоюзной школесеминаре «Новые магнитные материалы для микроэлектроники» (Орджоникидзе, 1976); на Региональных конференциях с международным участием «Ультрадисперсные порошки, материалы и наноструктуры» (Красноярск, 1996; Красноярск, 1999); на Зональных семинарах по физике магнитных пленок (Иркутск, 1975, 1980, 1982); на Краевых конференциях НТО им. A.C. Попова (Красноярск, 1975, 1978, 1981, 1982); на 2-м Краевом совещании-семинаре «Аморфный магнетизм» (Красноярск, 1980); на Международной научно-практической конференции САКС (Красноярск, 2001; 2003); на международной конференции «International Baikal scientific conference (Magnetic materials)» (Иркутск, 2001; 2003); на международном научном семинаре «Инновационные технологии — 2001» (Красноярск, 2001).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 44 опубликованных работах; технические разработки оформлены в виде 6 авторских свидетельств на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы, включающей 207 названий, и изложена на 252 страницах машинописного текста, в том числе 108 рисунков и 14 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Физика магнитных явлений», Фролов, Георгий Иванович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате проведенной работы осуществлены экспериментальные и теоретические исследования ряда аспектов проблемы создания магнитопле-ночных материалов с новыми свойствами, востребованными современной практикой. Основные научные результаты, представленные в диссертации, сводятся к следующему:

1. Разработана технология получения аморфных пленочных сплавов РЗМ-ПМ в условиях сверхвысокого вакуума с контролем их магнитных параметров «in situ»; развит новый метод импульсно-плазменного напыления нанокристаллических пленок Зё-металлов с размером структурных блоков <5 нм.

2. На пленках сплавов РЗМ (Tb, Dy) - ПМ (Fe, Со) впервые проведены систематические исследования корреляции структуры и магнитных свойств: электронной дифракцией установлена аморфная структура данных конденсатов со структурной единицей (размером 1,0-1,5 нм), обладающей ближним порядком типа СаСи5, а также установлена текстури-рованность данной структуры, обусловленная преимущественным расположением пар атомов ПМ-ПМ вдоль нормали к плоскости пленки; обнаружены особенности температурной и полевой зависимостей намагниченности и ЭДС Холла, а также параметров СВЧ резонансного поглощения, которые обусловлены протеканием спонтанных и индуцированных магнитным полем ориентационных фазовых переходов в двухподрешеточном ферримагнетике, модифицированных неоднородностями атомной и химической структуры; в рамках феноменологического подхода исследована магнитная фазовая диаграмма одноосного ферримагнетика вблизи точки магнитной компенсации (Тк) при произвольной ориентации внешнего магнитного поля относительно оси анизотропии. Определены области существования метастабильных состояний в координатах поле-температура, установлено гистерезисное поведение температурных границ этих состояний при малых внешних полях. Показано, что наилучшее описание экспериментальных магнитооптических петель вблизи Тк получается в предположении существования плоскостной анизотропии для одной подрешетки; предложена модель многослойной обменно-связанной системы для описания процессов перемагничивания аморфных пленок РЗМ-ПМ, более полно отражающая реальную ситуацию. Полученные на ее основе индукционные и магнитооптические петли гистерезиса позволяют объяснить особенности наблюдаемых экспериментальных результатов; исследовано влияние эффектов старения в пленках РЗМ-ПМ на их магнитные и магнитооптические свойства. Установлено, что наиболее существенным механизмом «старения» являются окислительные процессы, а структурно-релаксационные эффекты работают лишь при Тап > 300°С. Предложено использование защитных слоев для стабилизации магнитных свойств пленок.

3. Впервые изучены эффекты взаимодействия коротких импульсов лазерного излучения с аморфными пленками РЗМ-ПМ. Получены следующие результаты: проведено численное исследование магнитоструктурных состояний и процесса термомагнитной записи в магнитных пленках с учетом обменного и дипольного взаимодействий и поля анизотропии. Определены параметры оптического излучения и свойства магнитопленочных носителей для реализации устойчивой записи информации; обнаружен новый механизм термомагнитной записи информации, в основе которого лежат упруго-магнитные эффекты; энергетическая чувствительность данного механизма на два порядка выше порога записи в точке Кюри; изучены особенности генерации акустических волн в пленках РЗМ-ПМ при воздействии импульсов лазерного излучения. Определены условия, при которых термоупругие напряжения снижают энергию термомагнитной записи.

4. Впервые продемонстрирована возможность термомагнитной записи аналоговой информации на пленках РЗМ-ПМ с перпендикулярной анизотропией и наклонной петлей гистерезиса. Определены оптимальные условия записи и предложена модель, качественно объясняющая основные особенности процесса записи.

5. Предложена модель «оболоченных» наночастиц как основной структурной особенности нанокристаллических пленок Зс1-металлов и экспериментально показано, что в рамках данной модели описываются многие особенности магнитных и электрических свойств исследуемых конденсатов.

6. Предложен способ получения магнитомягких свойств в высокорези-стивных нанокристаллических пленках 3<1-металлов, основанный на переводе системы суперпарамагнитных частиц в состояние кооперативного магнитного упорядочения за счет эффектов магнитного взаимодействия между ними; осуществлена его экспериментальная реализация на пленках системы Со-Бш-О.

7. Комплексные исследования магнитных свойств и эффектов взаимодействия лазерного излучения с аморфными пленками РЗМ—ПМ привели к использованию этих материалов в устройствах оптической обработки информации: создан макет магнитооптического диска с требуемыми рабочими параметрами. Успех в решении этой задачи связан как с разработкой самого рабочего слоя с оптимальными магнитными параметрами, так и с выбором конструкции диска; на базе исследований процессов термомагнитной записи информации аналогового вида на пленках РЗМ — ПМ создан прибор для регистрации пространственного распределения интенсивности оптических излучений в большом динамическом и спектральном диапазонах в реальном масштабе времени. Прибор использован в экспериментах по изучению качества обращения волнового фронта ИК - излучения;

- показано, что метод термомагнитного копирования на пленках РЗМ - ПМ можно использовать для изучения магнитных неоднородностей в носителях информации и для магнитооптической визуализации полей рассеяния на магнитных головках.

На исследованные магнитопленочные материалы с новыми магнитными и электрическими свойствами, интересными для практических приложений, получено 6 авторских свидетельств на изобретения.

P.S.

Успешное решение такой многогранной задачи, как доведение результатов чисто физических исследований ( к их числу относятся и задачи по установлению корреляции структура -свойства в конденсированных средах) до практических приложений, определялось участием большого коллектива исследователей ряда лабораторий Института физики им. Л.В.Киренского.

Прежде всего необходимо отметить активное участие в этой работе бывших и сегодняшних сотрудников лаборатории физики магнитных пленок (Жигалова B.C., Середкина В.А., Яковчука В.Ю., Бурковой JI.B., Квеглис Л.И., Жаркова С.М., Ерухимова М.Ш., Попова Г.В., Вершинина В.В., Мальцева В.К., Бондаренко Г.В.), а также сотрудников лаборатории сильных магнитных полей (Хрусталева Б.П., Фиш Г.И.), лаборатории когерентной оптики (Попова А.К., Слабко В.В.) и теоротдела (Бермана Г.П., Подмаркова А.Н.).

Благодарю Александрова К.С. за поддержку в выборе магнитопленоч-ных исследований, Игнатченко В.А. за постоянный интерес к нашим работам и Исхакова P.C. за помощь и полезные консультации, оказанные в процессе написания этой диссертации.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Фролов, Георгий Иванович, 2004 год

1. Суху Р. Магнитные тонкие пленки // М.: Мир, 1967, 422 с.

2. Праттон М. Тонкие ферромагнитные пленки // Л.: Судостроение, 1967, 226 с.

3. Саланский Н. М., Ерухимов М. Ш. Физические свойства и применение магнитных пленок // Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1975, 220 с.

4. Лифшиц Н. М., Гредескул С. А., Пастур Л. А. Введение в теорию неупорядоченных систем // М.: Наука, 1982, 360 с.

5. Петраковский Г. А. Аморфные магнетики // УФН, 1981, т. 134, № 2, с. 305-331.

6. Саркисов Г. Н. Молекулярные функции распределения стабильных, метастабильных и аморфных классических моделей // УФН, 2002, т. 172, № 6, с. 647-670.

7. Глезер А. М. Аморфные и нанокристаллические структуры: сходства, различия, взаимные переходы // Рос. хим. ж., 2002, т. XVLI, № 5, с. 5763.

8. Губанов А. И. Квантовоэлектронная теория аморфных и жидких полупроводников // М. Л.: Из-во АН СССР, 1963г., 384 с.

9. Heiman N., Lee К. Messbauer effect measurement of the internal fields in amorphous rare earth-iron alloys // Phys. Lett. A., 1975, 55, № 5, p. 297-298.

10. Rhyne J. J., Pickart S. J., Alperin H. A., Direct observation of an amorphous spin-polarization distribution // Phys. Rev. Lett., 1972, v. 29, № 3, p. 15621564.

11. Хандрик К., Кобе С. Аморфные ферро- и ферримагнетики // М.: Мир, 1982, 293с.

12. Chaudhari P., Cuoto J. J., Gambino R. J. Amorphous metallic films for magneto-optic application // IBM J. Res. Develop., 1973, № 17, p. 66-71.

13. Буркова Л. В., Фролов Г.И. Физические свойства и применение пленок Tb-Fe (часть I) // Препринт ИФ СО АН СССР. Красноярск, 1985, № 352 Ф, 48 с.

14. Буркова Л. В., Фролов Г.И. Физические свойства и применение пленок Tb-Fe (часть И) // Препринт ИФ СО АН СССР. Красноярск, 1985, № 353 Ф, 48 с.

15. Буркова Л. В., Фролов Г.И. Особенности магнитных свойств аморфных пленок РЗМ-ПМ // Сб. Аморфные пленочные сплавы переходных и редкоземельных металлов. Красноярск, 1988, с. 5-41.

16. Mayer L. Curie-Point writing on magnetic films // J. Appl. Phys., 1958, v. 29. № 6, p. 1003-1004.

17. Фролов Г. И., Середкин В.А., Яковчук В. Ю. Термомагнитная запись на пленочных сплавах переходных и редкоземельных металлах // Препринт ИФ СО АН СССР, Красноярск, 1986 г., № 368 Ф, 48 с.

18. Буркова JI. В., Фролов Г.И. Аморфные пленки TbFe-новый материал для магнитооптической записи // Зарубежная электроника, 1987, № 9, с. 3-70.

19. Морохов И. Д., Петинов В. И., Трусов Л. И., Петрунин В. Ф. Структура и свойства малых металлических частиц // УФН, 1981, т. 133, вып. 4, с. 653-688.

20. Нагаев Э. Л. Малые металлические частицы // УФН, 1992, т. 162, № 9, с. 49-124.

21. Гусев А. И., Ремпель А. А. Нанокристаллические материалы // М.: Физматлит. 2001, с. 223.

22. Непийко С. А. Физические свойства малых металлических частиц // Киев: Наук. Думка, 1985, с. 248.

23. Hsu С.-М, Lin Н.-М., Tsia K.-R. High resolution transmission electron microscopy and magnetic properties of nanociystalline iron particles with oxidized and nitride surfaces // J. Appl. Phys., 1997, v. 76, № 8, p. 47934799.

24. Woods S. I., Kirtley J. R., Sun S., Koch R. H. Direct investigation of superparamagnetism in Co nanoparticle films // Phys. Rev. Lett., 2001, v. 81, № 13, p. 137205-1 137205-4.

25. Perez J. P., Dupuis V., Tuaillon J., et al. Magnetic properties of nanostructured iron film obtained bi low energy neutral cluster beam deposition // J. of Magn. Magn. Mater., 1995, 145, p. 74-80.

26. Allia P., Coisson M., Knobel M., et al. Magnetic hysteresis based on dipolar interactions in granular magnetic system // Phys. Rev. В., 1999, v. 60, № 17, p. 12207-12218.

27. McHenry M. E., Laughlin D. E. Nano-scale materials development for future magnetic application // Acta mater., 2000, 48, p. 223-238.

28. Пожарский А. Ф. Супрамолекулярная химия // Соровский обозревательный журнал, 1997, № 9 , с. 32-47.

29. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований // Под редакцией М. К. Рокко, М.: Мир, 2002, с. 292.

30. Минин В. М. Молекулярная электроника на пороге нового тысячелетия // Рос. хим. ж., 2000, № 6, с. 3-13.

31. Жигалов B.C., Кононов В.П., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. Вакуумная технология получения тонких магнитных пленок // Препринт № 406-Ф, 1987, Красноярск, Институт физики СО АН СССР, 47 с.

32. Вершинина Л.И., Жигалов B.C., Журавлев А.В., Фролов Г.И. Перпендикулярная анизотропия в пленках РЗМ-ПМ // Препринт № 642Ф, 1990, Красноярск, ИФ СО АН СССР, 30 с.

33. Вершинина Л.И., Склюев С.З., Фролов Г.И., Кашкин В.Б. Методы электронной спектроскопии при исследовании аморфных пленок и тонких кристаллов// Препринт № 520ФД988, Красноярск, ИФ СО АН СССР, 51 с.

34. Вершинина Л.И., Захаров Н.Д., Склюев С.З., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. Процессы кристаллизации и магнитные превращения в аморфных пленках DyCo // ФММ, 1988, т.66, №2, с. 278-282.

35. Vershinina L.I., Skluev S.Z., Zhigalov V.S., Stepanov A.G., Frolov G.I., Avilov A.S. The structure of amorphous DyCo films with magnetic anisotropy//Phys. Stat. sol. (a), 1990, 121, К 145-148.

36. Попова И. А., Козлов B.M., Бывших Д.M. Кристаллохимия полупроводников и процессы на их поверхности// Воронеж: Изд-во ВГУ, 1983, с. 92.

37. Laridyani M., Sadoc J.F., Raoux D. // J. Non. Ciystall Solid, 1987, v. 91, p. 217-222.

38. Хрусталев Б.П., Поздняков В.Г., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. Температурная зависимость намагниченности и спин-переориентационный переход в аморфных пленках DyCo // ФТТ, 1989, т.31,№3, с. 112-118.

39. Хрусталев Б.П., Поздняков В.Г., Фролов Г.И. Эффект Холла и переход в неколлинеарное состояние в ферримагнитных пленках DyCo // ФТТ, 1993, т.35, №4, с. 921-924.

40. Белов К.П., Звездин А.К., Кадомцева A.M., Левитин Р.З. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках М.: Наука, 1979, 320 с.

41. Фиш Г.И., Хрусталев Б.П., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. Ферримагнитный резонанс в пленках DyCo в области спин-переориентационных переходов// ФТТ, 1986, т.28, №7, с. 2205-2207.

42. Фиш Г.И., Вершинина Л.И., Фролов Г.И., Хрусталев Б.П., Яковчук В.Ю. Особенности ориентационных фазовых переходов в аморфных пленках DyCo // ФТТ, 1988, т.ЗО, №4, с. 1224-1226.

43. Гуревич А.Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках, Москва.: Наука, 1973, 420 с.

44. Барьяхтар Ф.Г. Дорман В.Л., Ковтун Н.М. Анизотропия ширины линии ФМР в эпитаксиальных феррит-гранатовых пленках // ФТТ, 1984, т. 26, №12, с. 3646-3650.

45. Артемьев Е.М., Вершинина Л.И., Мягков В.Г., Склюев С.З., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. Лоренцова электронная микроскопия аморфных пленок с перпендикулярной анизотропией // ФММ, 1990, №2, с. 77-84.

46. Тябликов C.B. Методы квантовой теории магнетизма // М.: Наука, 1965, с.336

47. Clark A., Callen Е. Neel ferrimagnets in large fields // J. Appl. Phys., 1969, V.39, No. 13, P.5972-5980

48. Яблонский Д.А. Квантовая теория изотропного двухподрешеточногоферримагнетика во внешнем магнитном поле // ФТТ, 1972, т. 14, №10, с.2849-2859.

49. Звездин А.К., Матвеев В.М. Особенности физических свойств редкоземельных ферритов-гранатов вблизи температуры компенсации // ЖЭТФ, 1972, т.62, №1, с.260-271.

50. Барьяхтар В.Г., Стефановский Е.П., Яблонский Д.А. К теории фазовых переходов в ферритах в окрестностях точки компенсации // ФММ, 1976, т.42, вып.4, с.684-691.

51. Ерухимов М.Ш., Попов Г.В., Середкин В.А., Фролов Г.И., Холжигитов С.Ф., Яковчук В.Ю. Особенности основного состояния легкоосного ферримагнетика в наклонном поле в окрестности температуры компенсации // ФТТ, 1988, т.ЗО, №4, с.1009-1014.

52. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982,624с.

53. Богданов А.Н., Телепа В.Г. Об основном состоянии легкоосного антиферромагнетика в наклонном поле // ФТТ, 1982, т.24, №.8, с.2420-2423.

54. Кандаурова Г.С., Каримов М.Ф. Несквозные магнитные домены в аморфных пленках Gd-Co // ЖТТ, 1982, т.52, №7, с. 1428-1430.

55. Кандаурова Г.С., Каримов М.Ф. Формирование несквозных магнитных доменов в процессах перемагничивания аморфных пленок Gd-Co // ФММ, 1983, т.55, вып.2, с.248-252.

56. Васьковский В.О., Лесных В.В., Кандаурова Г.С., Агамальян Т.Х. Неоднородность химического состава и магнитные свойства аморфных пленок гадолиний-кобальт // ФММ, 1985, т.59., вып.З, с.470-475.

57. Попов Г.В., Середкин В.А., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. Статическое перемагничивание аморфных пленок DyCo // ФММ, 1990, №2, с. 61-70.

58. Богомаз И.В., Игнатченко В.А. Стохастическая магнитная структура и кривая намагниченности аморфного ферримагнетика // Сб. Аморфные пленочные сплавы переходных и редкоземельных металлов, Красноярск, 1988, с.42-59.

59. Muller H.-R., Perthel R. Magnetic reversal in thin magnetic films with in plane compensation walls // Phys. Stat. Sol. (a), 1976, V36, No.2, P.617-627.

60. Roberts G.E., Wilson W.L., Bourne H.C. Magnetic properties of Ho-Co, DyCo and Gd-Fe amorphous films prepared by dual-source evaporation // IEEE Trans. Magn., 1977, V.MAG-13, No.5, P.1535-1537.

61. Подмарков A.H., Попов Г.В., Холжигитов С.Ф., Фролов Г.И. Расчет кривых перемагничивания пленок DyXCol-X вблизи точки компенсации // ФТТ, 1991, т.ЗЗ, в.7, с.2134-2139.

62. Холжигитов С.Ф., Подмарков А.Н., Фролов Г.И. Магнитные фазовые диаграммы для двухслойной ферримагнитной пленки // ЖТФ, 1996, №1, с. 71-78.

63. Gangulee A., Kobliska R.J. Mean field analysis of the magnetic properties of amorphous transition-metall-rare-earth alloys // J. Appl. Phys., 1978, V.49, No.9, P.4896-4901.

64. Mansuripur M., Ruane M.F. Mean-field analisys of amorphous rare-earth transition metal alloys for termomagnetic recording // IEEE Trans. Magn.,1986, V.MAG-22, No.l, P.33-43.

65. Ichihara K., Shimanuki S., Yasuda N.// IEEE Trans. Mag., 1986, V.22, №5, p. 1331-1334.

66. Suzuki Т., Ichinise H. // Jap. J. Appl. Phys., 1984, V.23, №5, p. 582-586

67. Mizoguchi Т., Cargill G.S. Magnetic anisotropy from dipolar interactions in amorphous ferrimagnetic alloys // J. Appl. Phys., 1979, V.50, No.5, P.3570-3582.

68. Taylor R.C., Gangulee A. Magnetization and magnetic anisotropy in evaporated GdCo amorphous films // J. Appl. Phys., 1976, V.47, No. 10, P.4666-4668.

69. Takahashi M., Yashihara A., Shimamori Т., Wakiyama Т., Miyazaki Т., Hayashi K., Yamaguchi S. Magnetization, Curie temperature and perpendicular magnetic anisotropy of evaporated Co-rare earth amorphous alloy films // JMMM, 1988, V.75, P.252-262.

70. Katayama Т., Koizumi Z., Hirano M. Deminant contribution of prefential resputtering effect of PA in amorphous Gd-Co films // J. Phys. Soc. Japan, 1977, V.42, №3, p.1057-1058.

71. Handley O. New model of magnetism in disordered materials // J. Apll. Phys.,1987, V.61, №8, p. 3225-3227.

72. Полухин В.А., Ватолин H.A. Моделирование аморфных металлов // М.: Наука, 1988,343с.

73. Жидкие металлы. Под ред. Эванса Р. // М.: Металлургия, 1980, 392 с.

74. Leamy Н., Dirks A. Microstructura and magnetism in amorphous rare earth-trans. metal thin films // J. Appl. Phys., 1979, V.50, №4, p.2872-2878

75. Вершинина Л.И., Жигалов B.C., Журавлев A.B., Фролов Г.И. Перпендикулярная анизотропия в пленках DyCo // ФММ, 1991, №4, с. 62-72.

76. Bushow K.H.J. Thermal stability of amorphous rare-earth-iron alloys // J. Less-Common Metals, 1981, 79, p. 9-18.

77. Luborsky F.E., Furey J.T., Skoda R.E., Wagner B.C. Stability of amorphous transition metal-rare earth films for magneto-optic recording // IEEE Trans. Magn., 1985, V.MAG-21, No.5, P.1618 -1623.

78. Bernstein P., Gueugnon C. Aging phenomena in Tb-Fe thin films // J. Appl. Phys., 1984, V.55, No.6 (pt.2A), P.1760-1762.

79. Bate G. Materials challenges in metallic, reversible, optical recording media:A Review// IEEE Trans. Magn., 1987, V.MAG-23, No.l, P. 156-161.

80. Wright C.D., Grundy P.J., Lacey E.T.M. Stability phenomena in amorphous rare earth-transition metal films // IEEE Trans. Magn., 1987, V.MAG-23, No. 1, P. 162-164.

81. Попов Г.В., Мягков В.Г., Фролов Г.И. Проблемы стабилизации магнитных свойств аморфных пленок РЗМ-ПМ // Препринт №589 Ф, Красноярск: ИФ СО АН СССР, 1990, 30с.

82. Жигалов B.C., Журавлев А.В., Фролов Г.И. Временная нестабильность магнитных свойств аморфных пленок DyCo // ФММ, 1991, №9, с. 74-80.

83. Chen D. Magnetic materials for optical recording // Appl. Opt., 1974, V.13, №4, p. 767-778.

84. Майкл-Джон У.М. Магнитная оптическая запись // ТИИЭР, 1986, №11, с. 112-115.

85. Александров К.С., Середкин В.А., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. Оптическая запись в аморфных ферримагнитных пленках // Автометрия, 1988, №4, с. 59-67.

86. Shin S.-C. Thermal analysis of magneto-optical thin films under laser irradiation // J. Magn. Magn. Mater., 1986, V.61, № 3, p. 301-306.

87. Mansuripur M. Magnetization reversal, coercivity and process of thermomagnetic recording in thin films of amorphous rare earth-transition metal alloys //J. Appl. Phys., 1987, V.61, №4, p. 1580-1598.

88. Белошапкин B.B., Берман Г.П., Середкин B.A., Третьяков А.Г., Фролов Г.И., Цыбина Ж.Б. Процессы структурообразования и термомагнтная запись в двумерных магнитных системах // ФТТ, 1991, т.ЗЗ, №9, с. 25542560.

89. Белошапкин В.В., Мухин В.В., Фролов Г.И. Численное моделирование процессов структурообразования и термомагнитная запись в двумерных магнитных системах // Автометрия, 1994, №5, с. 17-24.

90. Write R.M. Research opportunities in magnetic materials // J. Appl. Phys.,1985, V.57, №1, p. 2996-2999.

91. Берман Г.П., Середкин B.A., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. Запись информации в аморфных пленках РЗМ-ПМ импульсами светового излучения // Сб. Аморфные пленочные сплавы переходных и редкоземельных металлов, 1988, с. 134-150.

92. Берман Г.П., Середкин В.А., Фролов Г.И., ЯковчукВ.Ю. Новый механизм оптической записи в аморфных ферримагнитных пленках // Письма ЖТФ, 1988, т.14, №11, с. 1029-1032.

93. Berman G.P., Frolov G.I., Seredkin V.A., Yakovchouk V.Yu. Analysis of interaction of laser radiation pulses with metal magnetostrictive film // Sol. St. Comm., 1988, v.67, №12, p. 1203-1207.

94. Aleksandrov K.S., Berman G.P., Frolov G.I., Seredkin V.A. Thermomagnetic recording on amorphous ferromagnetic films // SPIE, 1991, v. 1621, p. 51-61.

95. Лямшев JI.M. Лазерное термооптическое возбуждения звука // М.: Мир, 1980, 280с.

96. Карабутов A.A. Лазерное возбуждение поверхностных акустических волн: новое направление в оптико-акустической спектроскопии твердого тела // УФН, 1985, т. 147, №3, с.346-372.

97. Вершинин В.В., Тарасенко A.B., Фролов Г.И. Возбуждение акустических волн в пленках РЗМ-ПМ импульсами лазерного излучения // Красноярск, Препринт ИФ СО СССР

98. Вершинин В.В., Тарасенко A.B., Фролов Г.И. Термоупругие напряжения в магнитных пленках при оптической записи // Автометрия, 1994, №5, с. 25-31.

99. Моносов Я.А. Реверсивная гетерогенная среда для записи изображений // Препринт ИРЭ, №13 (296), М., 1980, 34 с.

100. Клюкин A.M., Степанов Б.М. и др. Фотографирование на магнитные пленки // М.: Атомиздат, 1971, 138 с.

101. Абакумов Б.И. и др. О механизме аналоговой ТМЗ на MnBi пленках // Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники, М.: Наука, 1979, с. 6-8.

102. Середкин В.А., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. Термомагнитная запись полутоновых оптических изображений на пленках РЗМ-ПМ // ЖТФ, 1984, т.54, №6, с. 1183-1185.

103. Буркова Л.В., Ерухимов М.Ш., Середкин В.А., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. Термомагнитная запись аналоговой информации на пленках РЗМ-ПМ//ЖТФ, 1985, т.55,№4, с. 707-713.

104. Кондорский Е.И. // ДАН СССР, 1941, т.ЗО, с. 598-608.

105. Jeamy H.J. et. al. Microstructure and magnetism in amorphous thin films // J. Appl. Phys., 1978, V.49, №6, p. 3430-3438.

106. Барьяхтар В.Г. и др. Цилиндрические магнитные домены // УФН, 1977, т.121, :4, с. 593-628.

107. Thiele A.A. Theory of the static stability of cylindrical domains // J. Appl. Phys., 1970, V.41, №3, p. 1139-1145.

108. Фролов Г.И. Аморфные ферримагнитные пленки для устройств оптической обработки информации // сб. " Магнитные свойства кристаллических и аморфных сред", Новосибирск: Наука, Сиб. Отделение, 1989, с. 218-234.

109. Середкин В.А., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. Магнитооптический визуализатор излучений ВИ-1М // Тезисы докладов III семинара по функциональной электронике, Красноярск, 1988, с. 180-181.

110. Fisher R.A., Feldman В J. // Opt. Lett., 1979, V.4, №4, p. 140-142.

111. БасовН.Г., КовалевВ.И. // ПисьмаЖТФ, 1982, т.8, №8, с. 451-455.

112. Александров К.С., Болотских JI.T., Попков В.Г., Попов А.К., Середкин

113. B.А., Фролов Г.И., Яковчук В.Ю. Исследование обращения волнового фронта ИК-излучения методом термомагнитной записи // ДАН СССР, 1987, т.286,№3, с. 610-612.

114. Балбашов A.M., Червоненкис А.Я. Магнитные материалы для электроники // М.: Энергия, 1979, с. 207-208.

115. Гринин Э.Ф., Середкин В.А., Фролов Г.И. Визуализация полей рассеяния на магнитных лентах и дисках // Сб. Автоматизация и механизация процессов производства, Каунас, 1980, т.1, с. 82-83.

116. Игнатченко В.А., Фролов Г.И., Середкин В.А., Яковчук В.Ю. Изучение локальных магнитных неоднородностей в носителях информации // Магнитные материалы для электроники, Красноярск, 1982, с. 70-76.

117. Смирнов Б.М. Процессы в плазме и газах с участием кластеров // УФН, 1997, Т. 167, № 11, С. 1169-1200.

118. Dupuis V. et al. From superparamagnetic to the magnetically ordered state in system of transition metal clusters embedded in matrices // J.Magn, Magn. Mater., 1997, V. 165, P. 42-46.

119. Палатник Л.С., Быковский Ю.А., Панчеха П.А. Дудоладов А.Г., Верченко В.И., Марунько С.В. О механизме вакуумной конденсации при высокоскоростных методах испарения // ДАН СССР, 1980, Т.254, № 3,1. C.632-635.

120. Frolov G.I., Zhigalov V.S., Kveglis L.I. Propeties of iron films with cluster structure// Herald of Russian Acad. Tech. Sci., 1994, V.l, №7, p.242-250.

121. Фролов Г.И., Жигалов B.C., Жарков C.M., Яруллин И.Р. Пленки железа с микрокластерной структурой // ФТТ, 1994, Т. 36, № 4, С. 970-972.

122. Жигалов B.C., Фролов Г.И., Квеглис Л.И. Нанокристаллические пленки кобальта, полученные в условиях сверхбыстрой конденсации // ФТТ, 1998, Т. 40, № 11, С. 2074-2079.

123. Гинье А. Рентгенография кристаллов. Теория и практика // М.: «Физматгиз», 1961, 604 с.

124. Фролов Г.И., Жигалов B.C., Квеглис Л.И., Жарков С.М., Баю ков О. А., Басько А.Л. Структура и магнитные свойства нанокристаллических пленок железа // ФММ, 1999, Т. 88, № 2, С. 85-89.

125. Ino S. Stability of multiply-twinned particles // J. Phys. Soc. Japan, 1969, V.27, №4, p. 941-953.

126. Hayashi С . Ultrafine particles // Phys. Today, 1987, V.40, №12, p. 44-51.

127. Исхаков P.O., Чеканова JI.A., Столяр C.B., Жигалов B.C., Фолов Г.И., ФМР и СВР в пленках Fe, Со с метастабильной структурой // Тез. докладов Всероссийской школы- семинара HMMM-XV, Москва, 1996, с.132-133.

128. Балаев А.Д., Жигалов B.C., Комогорцев С.В., Магнитные свойства нанокристаллических пленок Fe // ibidem, с.47-48.

129. Фролов Г.И., Баюков О.А., Жигалов B.C., Квеглис Л.И., Мягков В.Г. Электронномикроскопические и мессбауэровские исследования сверхрешетки в пленках железа // Письма в ЖЭТФ, 1995, Т. 61, № 1, С. 61-64.

130. Yosida Y., Shida S. et al. Synthsis, identification and growth mechanism of Fe, Ni, Co crystals encapsulated in multiwalled carbon nanocages // J. Appl. Phys., 1994, У.16, №8, p. 4533-4539.

131. SaitoY., YoshikawaT., OkudaM., FujimotoN., Yamamura S., Wakoh K., Sumiyama K., Suzuki K., Kasuya A., Nashina Y. Iron particles nesting in carbon cages grown arc dicharge.//Chem. Phys. Lett., 1993, V.212, N. 3, 4, P. 379-383.

132. Шкловский B.A., Кузьменко B.M. Взрывная кристаллизация аморфных веществ//УФН, 1989, Т. 157, В. 2, С. 311-338.

133. Ajayan P.M., Marks L.D. Quasimelting and phases of small particles// Phys. Rev. Lett., 1988, V. 60, N. 7, P. 585-587.

134. Press M.R. et. al. Magnetism and local order // Phys. Rev. B, 1989, V.40, №1, p. 399-406.

135. Kum T.K, Takahashi M. Appl. Phys. Lett., 1972, V. 12, P. 492.

136. Shih K.K., Re M.E., Pove D.B. Appl. Phys. Lett., 1990, V. 57, P. 412.

137. Cohen M., Knight W. The physics of metal clusters //Phys. Today, 1990, V. 12, N. 12, P. 42-50.

138. Hsu C.-M., Lin H.-M., Tsai K.-R. High resolution transmission electron microscopy and magnetic properties of nanocrystalline iron particles with oxidired and nitrided surfaces // J. Appl. Phys., 1994, V. 76, N. 8, P. 47934799.

139. Фролов Г.И., Жигалов B.C., Баюков О.А. Фазовый состав нанокристаллических пленок железа, осажденных в атмосфере азота // ФТТ, 1999, Т. 41, В. 10, С. 1819-1821.

140. Dubois J.M., Le Gaer G. Electron diffraction and Mossbauer studies of the €- phase retained in splat-quenched Fe-C and Fe-C-Si alloys // Acta Metallurgies 1977, V. 25, N. 6, P. 609-618.

141. Chen G.M., Jaggl N.K., Butt J.B., Yeh, Schwartz L.H. Mossbauer and magnetic studies of e-FexN 2 <x<3 //J. Phys. Chem., 1983, V.87, N.26, P. 326-5332.

142. Santos C.A., Barros B.A.S., Souza J.P., Baumvoll J.R. Iron and carbonitride phases in nitrogen implanted carbon steel // Appl. Phys. Lett., 1982, V. 41, No. 3, P. 237-239.

143. Chabanel M., Janot C., Motte J.P. Acad. Sc. Paris, 1968, V. 226, P. B419.

144. Фролов Г.И., Жигалов B.C., Мальцев B.K. Влияние температуры на структурные превращения в нанокристаллических пленках кобальта // ФТТ, 2000, Т. 42, № 2, С. 326-328.

145. Delaunay J.J., Hayashi Т., Tonita М., Hirono S. J. Appl. Phys., 1997, V. 82, N. 5, P. 2200.

146. SaitoY., YoshikawaT., OkudaM., Fujimoto N., Yamamura S., Wakoh K., Sumiyama K., Suzuki K., Kasuya A., Nashina Y. Cobalt particles wrapped in craphitic carbon prepared by an arc discharge method. // J. Apll. Phys., 1994, V. 75, N. 1, P. 134-137.

147. Жарков C.M., Жигалов B.C., Квеглис Л.И., Лисица Ю.В., Ренская К.В., Фролов Г.И. Кластерная структура и сверхрешетки в пленках Со и Fe // Письма в ЖЭТФ, 1997, Т. 65, В. 12, С. 872-875.

148. Fujita Т., Oshima К., Wada N.J. J. Phys. Jap., 1969, V. 27, N. 6, P. 1459.

149. Бондаренко Г.В., Долгарев А.П. Аморфные пленочные сплавы переходных и редкоземельных металлов. Красноярск, 1988,213 с.

150. Фролов Г.И., Жигалов B.C., Польский А.И., Поздняков В.Г. Исследование электропроводности в нанокристаллических пленках кобальта // ФТТ, 1996, Т. 38, № 4, С. 1208-1213.

151. Vancea J., Hoffmann Н., Kastner К. Mean free path and effective density of conduction electrons in polycrystalline metal films // Thin Sol. Films, 1984, V. 121, N. 3, P. 201-216.

152. Fuchs K. Proc. Cambridge Phil. Soc., 1938, V. 34, P. 100.

153. Mayadas A.F., Shatzkes M. Electrical resistivity model for polycrystalline films: the case of arbitrary revlection at external surfaces // Phys. Rev. В., 1970, V. 1, N. 4, P. 1382-1389.

154. Namba Y. Jap. J. Appl. Phys., 1970, V. 9, N. 11, P. 1326.

155. Reiss G., Vancea J., Hoffmann H. Grainboundary resistance in polyciystalline metals // Phys. Rev. Lett., 1986, V. 56, N. 19, P. 2100

156. Vancea J., Pukowietz S., Reiss G., Hoffmann H. Phys. Rev., 1987, V. B35, N. 17, P. 9067.

157. Vancea J., Hoffmann H. Reduced density of effective electrons in metal films // Thin Sol. Films, 1982, V. 92, N. 3, P. 219-225.

158. Жарков C.M., Жигалов B.C., Фролов Г.И. ГПУ фаза в пленках никеля // ФММ, 1996, Т. 81, В. 3, С. 170-173.

159. Жигалов B.C., Фролов Г.И., Мягков В.Г., Жарков С.М., Бондаренко Г.В. Исследование нанокристаллических пленок никеля, осажденных в атмосфере азота // ЖТФ, 1998, Т. 68, № 9, С. 136-138.

160. Бублик А.И., ПинесБЛ. Фазовый переход при изменении толщины в тонких металлических пленках // Доклады АН СССР, 1952, Т. 87, № 2, С. 215-218.

161. KrishanR., Gupta Н.О., Sella С., KaabouchiM. Magnetic and structural studies in sputtered Ni/C, Co/C and Fe/C multilayers // J. Magn. Magn. Mat., 1991, V. 93, P. 174-178.

162. Литвинцев B.B., Харинский Б.Н., Мороз В.А. Исследование аморфных конденсатов Fe, Ni, Со // ФММ, 1989, Т. 67, Вып. 5, С. 891-895.

163. Papaconstantopoulos D.A., FryJ.L., BrenerN.E. Ferromagnetism in hexagonal-close-packed elements // Phys. Rev. B, 1989, V. 39, N. 4, P. 2526-2528.

164. Podgorny M., Goniakowski J. Magnetism of hexagonal 3d transition metals // Phys. Rev. B, 1990, V. 42, P. 6683-6693.

165. Maksimovic G.D., Vukajlovic F.R. Magnetic properties of hep Co and Ni // Physica B, 1992, V. 176, P. 227-231.

166. Bernier R. //Ann. de Chimie. 1951, N. 66, P. 104-161.

167. Terao N. // J. Phys. Soc. Jap. 1960. V. 15, N. 2, P. 227-232.

168. Помогайло А.Д., Розенберг A.C., Уфлянд И.Е., Наночастицы металлов в полимерах. М.:Химия, 2000. 672с.

169. Губин С.П., Кокшаров Ю.А. Получение, строение и свойства магнитных материалов на основе кобальтсодержащих наночастиц// Неорган.матер. 2002. т. 38, №11, с. 1287- 1304.

170. Vincent J.H., Sangha S.P.S. Nanocrystalline materials for soft magnetic applications// GEC J.Res. 1996, vol.13, №1, p.2-11.

171. Herzer G. Soft magnetic nanocrystalline materials// Scripta Met. Mater. 1995, vol. 33, №10/11, p. 1741-1756.

172. Yoshizawa S.Y., Oguma S., Yamauchi K. // J. Appl. Phys. 1988, vol.64, №10, p. 6044-6046.

173. Yoshizawa S.Y., Yamauchi K., Yamane Т., Sugihara H. // J. Appl. Phys. 1988, vol.64, №10, p. 6047-6049.

174. Фролов Г.И., Жигалов B.C. Коэрцитивная сила пленок системы (Fe-МЫБЮ^/ФММ, 1978, Т. 45, В. 6, С. 1289-1291.

175. Ерухимов М.Ш., Жигалов B.C., Фролов Г.И. Температурное поведение намагниченности пермаллоевых сплавов при наличии примесных атомов // ФММ, 1980, Т. 49, В. 6, С. 1210- 1215.

176. Herzer G. // IEEE Trans. Mag. 1990, vol. 26, №25, р/ 1397 2001.

177. Alben R., Becker J.J., Chi M.C. // J. Appl. Phys. 1978, vol.49, №4, p.1653-1658.

178. Bean C.P., Livingston J.D. Superparamagnetism// J. Appl. Phys. 1959, vol.30, №4, p. 120s-129s.

179. Kneller E.F., Luborsky F.E. Particle size dependence of coercitivity and remanence of singlt domain particles// J. Appl. Phys. 1963, vol.34, №2, p.656-662.

180. Gandopadhyay S., Hadjipanayis G.C., Dale B. et al. Magnetic properties of ultrafine iron particles// Phys. Rev. В 1992, vol.45, №17, p. 9778-9787.

181. Allia P., Coisson M., Knobel M., et al. Magnetic hysteresis based on dipolar interaction in granular magnetic systems// Phys. Rev. В 1999, vol. 60, №17, p. 12207-12218.

182. Proceeding of NMP Conference, Spain 1998 // J. Magn. Magn. Mater. 1999, V.203

183. Dupuis V., Tuaillon J., Prevel В., et al. // J. Magn. Magn. Mater. 1997 vol. 165, p. 42-45.

184. Allia P., Coisson M., Tiberto P., et al. Granular Cu-Co alloys as interaction superparamagnetic // Phys. Rev. В 2001, vol. 64, p. 144420-1-144420-12.

185. Morup S. Superparamagnetism and spin glass ordering in magnetic nanocomposites// Europhys. Lett., 1994, vol. 28, №9, p. 671-676.

186. Jonsson В J., Turrki T., Strom V., et al. Oxidation states and magnetism of Fe nanoparticles prepared by a laser evaporation technique// J. Appl. Phys. 1996, vol.79, №8, p. 5063-5065.

187. Yoon T.-S., Li Y., ChoW.-S., Kim C.-O. // J. Magn. Magn. Mater. 2001, vol. 237, №8, p.288 — 292.

188. Fujimori H., Mitani S., Matsumoto T. // J. Appl. Phys. 1996, vol.79, №8, p. 5130-5135.

189. Фролов Г.И., Жигалов B.C., Жарков C.M., Польский А.И. Микроструктура и свойства наногранулированных пленок Co-Sm-O // ФТТ, 2003, т.45, №12, с. 2198-2203.

190. Фролов Г.И. Магнитомягкие свойства в нанокристаллических пленках 3d- металлов // ЖТФ, 2004, т. 71, №7, с.102-109.

191. Powder Diffraction File, JCPDS International Center for Diffraction Data, Swarthmore, PA, USA, Inorganic, card numbers: 15-0813 (Sm203), 19-1114 (Sm203), 05-0727 (a-Co), 15-0806 (P-Co).

192. Исхаков P.C., Фролов Г.И., Жигалов B.C. Эффекты магнитного взаимодействия между частицами в нанокристаллических пленках Со-Sm-0 // Письма ЖТФ, 2004, т.ЗО, №16, с.51-57.

193. Стоун М.Д. Магнитооптические диски // PC Magazine (USSR), 1991, №2, p. 11-18.

194. Murdock E.S. et. al.// IEEE Trans. Magn., 1992, V. 28, p. 3078-3081.

195. Kryder M.H. et al. Approaches to 10 Gbit/in recording// J. Appl. Phys., 1996, Y.19, №8, p. 4485-4490.

196. Zhu J.G. et. al. Micromagnetic studies of thin magnetic films // J. Appl. Phys., 1988, V.63, №8, p. 3248-3253.

197. Вонсовский C.B. Магнетизм. M.: «Наука», 1971, 1030 с.

198. Heer W.A. et. al. // Phys. Rev. Lett., 1990, v.65, №4, p.488-491.

199. Денисов С.И.Дальний порядок и магнитная релаксация в системе однодоменных частиц// ФТТ, 1999, т.41, №10, с. 1822-1827.

200. Luedtke W.D. et. al. //J. Phys. Chem., 1996, V.100, №2, p. 13323-13329.

201. Фролов Г.И., Пленочные носители для устройств памяти со сверхплотной магнитной записью // ЖТФ, 2001, т.71, №12, с. 50-57.

202. A.c. 658990 СССР. Способ изготовления магнитооптического элемента и ферромагнитный материал для его осуществления. / Середкин В.А., Жигалов B.C., Фролов Г.И. от 28 декабря 1978 г.

203. А.с.589627 СССР. Сплав для тонких магнитных пленок на основе железа / Жигалов B.C., Середкин В.А., Фролов Г.И.- опубл. в Б.И., 1978, №3.

204. A.c. 656365 СССР. Сплав на основе никеля для магнитных пленок. / Жигалов B.C., Фролов Г.И., Кан C.B., Киселев Н.И. от 14 декабря 1978 г.

205. A.c. 792978 СССР. Сплав для магнитных пленок на основе железа. / Середкин В.А., Гринин Э.Ф., Жигалов B.C., Фролов Г.И. от 1. 09. 1980 г.

206. A.c. 1095236 СССР. Магнитный носитель информации //Яковчук В.Ю., Середкин В.А., Фролов Г.И. от 30 марта 1983 г.

207. А. с. 1124381 СССР. Магнитный носитель информации // Яковчук В.Ю., Середкин В.А., Фролов Г.И. от 21 декабря 1982 г.