Материал: Физика тонких пленок. Современное состояние исследований и технические применения. Т. 6
деление поведения отдельных слоев в такой структуре. В связи с этим проведена значительная работа по применению в подоб ных экспериментах магнитооптических методов, использующих эффект Керра. Однако это выходит за рамки нашего обзора и мы отсылаем читателя к работам [174].
4. РЕЗОНАНСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
При исследовании ферромагнитного и спин-волнового резо нанса связанных пленок возможны эффекты двух типов. Для структур со связью ферромагнитных пленок через промежуточ ный слой следует модифицировать уравнение Ландау — Лифшица (26) введением члена энергии связи вида, обсужденного на предыдущих страницах. Тогда, решая это уравнение для слу чая слабого высокочастотного возбуждения [57], можно было бы проследить изменение поведения системы по сравнению с независимой пленкой. В первую очередь следует ожидать изме нений в ферромагнитном, а не в спин-волновом резонансе. Дей ствительно, Чен и Морриш [175] сообщили о сдвиге резонанс ного поля пермаллоевых пленок, разделенных промежуточным слоем SiO. Они нашли, что это поле изменяется на 80 Э при изменении толщины промежуточного слоя от 100 до 400 А, и приписали эффект дипольному взаимодействию двух слоев за счет нормальной компоненты намагниченности. Известно, од нако [172, 176], что это поле не превышает долей эрстеда. Окочи и Нозэ [177] изучили пленки с большим числом различных про межуточных слоев и не наблюдали описанного эффекта, но зато наблюдали явления, связанные с гранулярной текстурой пле нок, модифицирующей эффективные размагничивающие фак торы слоев. Вероятно, именно такими эффектами или механи ческими напряжениями [10—12] обусловлены результаты Чена и Морриша. Ферромагнитный резонанс в структурах с двумя не одинаковыми разделенными слоями не исследовался, но из уравнений (28) легко предсказать ожидаемые эффекты.
Больший интерес представляет второе явление, которое мо жет иметь место прежде всего при спин-волновом резонансе. Оно проявлятся в изменении граничных условий на поверхности вследствие связи. Этот вопрос очень тесно связан с общей про блемой граничных условий на поверхности тонких пленок и их влияния на спин-волновой резонанс. В течение продолжитель ного времени эта проблема являлась объектом значительных разногласий *) и ее обсуждение выходит далеко за рамки наше го обзора. Поэтому мы ограничимся здесь лишь работами, в
*) См., например, работу [178] и литературу, цитированную в ней, а также ссылки, приведенные в работах Ваксмана и др. [179—182].
которых исследуются тщательно изготовленные многослойные структуры с хорошо определенными параметрами.
В ряде публикаций Ваксман и сотр. [179— 182] изучили влия ние приведения пермаллоевой пленки в непосредственный кон такт с другой ферромагнитной либо с антиферромагнитной пленкой. Сначала проанализируем их результаты для пленок с обменной анизотропией. Эти авторы изучали описанную выше систему NiFe—NiFeMn. В поликристаллических пленках, где
Фиг. 46. Интенсивность первой и второй сгшн-волновых мод для системы NiFe — NiFeMn в зависимости от температуры [181].
тройной сплав образуется диффузией (см. разд. 11,2), основной эффект обусловлен изменением намагниченности с толщиной
вследствие |
неоднородности |
сплава [179, |
181, 182]. |
Это приводит |
к явлению |
динамического |
закрепления |
спинов, |
неоднократно |
наблюдавшегося в других случаях [178]. Поэтому главные уси лия авторов были направлены на исследование систем с напы лением NiFeMn на монокристаллический пермаллой.
Они обнаружили, что только для изготовленной в достаточ но чистых условиях эпитаксиальной пленки NiFe высшие моды (более высокого порядка, чем однородная прецессия) возбуж дались очень слабо. Этот факт связывается с величиной энер гии эффективной поверхностной анизотропии, не превышающей 0,1 эрг/см2 [179]. В таких условиях нечетные моды возбуждают ся слабее, чем четные. Ситуация изменяется на обратную, если на пермаллой наносится антиферромагнитный слой. Однако, как видно из фиг. 40, интенсивность первой моды быстро умень шается с температурой и почти обращается в нуль, когда исче зает обсуждавшееся ранее смещение петли гистерезиса. Интен сивность второй моды практически не зависит от температуры. Таким образом, необычно сильное возбуждение первой моду
можно объяснить закреплением спинов, обусловленным ферро- магнитно-антиферромагнитным обменом.
В случае испарения гадолиния на поликристаллический пер маллой [179, 180] ситуация значительно усложняется: каждый из ферромагнитных слоев может резонировать независимо. Это происходит в том случае, когда условие резонанса выполняется для одной из пленок, а вторая пленка находится вдали от резо нанса. Но при изменении температуры намагниченность гадоли ния изменяется значительно быстрее, чем намагниченность NiFe, так что должны были бы существовать точки пересечения, где для обоих слоев выполняются условия резонанса. Взаимо действие снимает это вырождение, а вид соответствующих кри вых зависит от силы связи. Ваксман и др. [179] рассчитали пре дельные случаи слабой и сильной связи; их результаты пока заны на фиг. 41.
Экспериментально оказалось возможным наблюдать только резонансы от пермаллоя, поскольку ширина резонансной линии Gd слишком велика. Однако авторы [179, 180] показали, что поведение исследованных двойных структур качественно согла суется с моделью сильной связи. Они высказали мысль [180], что было бы интересно провести подобные эксперименты, заме нив гадолиний материалом с узкой резонансной линией. Это было сделано Будером и Массив [183], которые на системе Со—NiFeCo наблюдали эффект, очень близкий к изображенному на фиг. 41, а. Гофман и сотр. провели аналогичные эксперименты на двух- [183а] и трехслойных [184] структурах и по «расстоя ниям» между модами определили величину позерхностной энер гии взаимодействия слоев. Несомненно, что данная область от крывает возможности для большой и плодотворной работы, ко торая даст желаемые сведения по упомянутым выше общим проблемам и выдвинет целый ряд новых задач.
5. ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ПЛЕНОК
Кроме рассмотренных в разд. 11,4 эффектов взаимодействия стенок, существует множество других влияний связи на магнит ные домены и их внутреннюю магнитную структуру. В любом случае, когда действительно существует поверхностная энергия связи, локальная намагниченность одного слоя будет влиять на локальную намагниченность другого слоя. Наиболее заметно это проявляется, когда мягкая пленка связана с более жесткой пленкой или с антиферромагнитным слоем с доменной структу рой. Тогда доменная структура мягкой пленки стремится замк нуть доменную структуру жесткой пленки. Это явление изуча лось, в частности, в случае связи за счет обменной анизотропии, когда ферромагнитный слой поддерживался в размагниченном
