Материал: Физика тонких пленок. Современное состояние исследований и технические применения. Т. 6
пленок [196] и двухосных монокристаллов [207] и представляет интерес для рассматриваемой здесь ситуации. Однако ориги нальные результаты Исаака [206] содержат ошибку в вычисле нии, поэтому здесь дается правильный вывод, полученный в предположении cos 0-закона связи.
Рассматриваемая ситуация показана на фиг. 47. Здесь Нр—
статическое поле, а поперечная восприимчивость измеряется
[206].
с помощью поля НА. Обобщение выражения (29) для данного
случая имеет вид [206]
£ = |
{/(isin20| — |
cos (T|>— 0j) — |
|
|
— MiHAsin (ф - |
0,)} tt + {K2sin202- |
|
||
— M2HDcos (ф + a — 02) — M2HA X |
|
|||
X sin (Ф |
a — 62)} ^2”t~ GM\M% X |
|
||
X |
cos (02— 0j ~ |
a) (^i -|- /2)/2. |
(37) |
|
В выражении |
(37) |
U— толщина /-й пленки, ф и а показаны |
||
на фигуре. Энергия Е отнесена к единице площади. Последний
член в формуле описывает взаимодействие, которое может быть
положительным |
или |
|
отрицательным. |
Уравнения |
дЕ/д0 = |
||||||||
= |
дЕ/дВг = 0 дают |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
■J |
HKI sin 20i — HDsin (ф — 0,) + HAcos(i|) — 0,) + |
|
|
|
|
||||||||
1 |
|
|
|
|
|
+ BiM2sin (02 — 0! — a) = 0, |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j KK2 sin 202 — HDsin (ф — 02 -f a) + |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
+ |
HAcos (TJ— 02 + |
a) — B2M{sin (ф — 0] — a) = |
0, |
|
|
|||||||
гдe 5 ( = | С ( / 1+ |
(2№ ' |
Д ля |
рассматриваемой |
конфигурации |
|||||||||
|
|
|
Xi == — lim Mi (dQi/dHA). |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
нА->о |
|
|
|
|
|
|
|
Дифференцируя равенства (38) по HA, получаем |
|
|
|
|
|||||||||
[Нк! cos 20, -f HDcos (ф — 0,) + HAsin (Ф — 0i) — |
|
|
|
|
|||||||||
|
— BXM2cos (02 — 0, — a)] (dQJdHA) -f |
|
|
|
|
|
|||||||
|
+ |
BXM2cos (02 - |
0, - |
a) {dQ2/dHA) + cos (ф - |
0^ = |
0, |
(39) |
||||||
[HK2cos 202 + HDcos (ф — 02 + |
a) + HAsin (Ф — 02 + |
a) — |
|
|
|||||||||
|
|
— B2MXcos (02 — 0i — a)] (dQ2/dHA) + |
|
|
|
|
|||||||
|
+ |
B2MXcos (02 - |
0, - |
a) (<3QJdHA) + |
cos (Ф — 02 + |
a) = 0. |
|||||||
В |
пределе |
HD |
HKi, НКг (и G, если |
G > |
0) уравнения |
(39) |
|||||||
принимают вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
[Hк1cos 2ф + |
HD — ВХМ2\ %i~M2 — ВХМХ%2, |
|
. |
||||||||
|
[Нк2cos 2 (ф + |
a) + |
HD— В2М,] %2 = М2— В2М2%t. |
|
|
||||||||
При а = 0, Ki = Kz, |
Mi = М2 В исчезает, |
как |
это |
и должно |
|||||||||
быть (см. разд. 111,1). Даже уравнения (40) трудно решить ана литически. Но в принципе из зависимости х от "Фдолжны опре деляться Нки НК2, Bi и В2.
Последнее свойство, представляющее интерес, но трудное для измерения — зависимость направления намагниченности от толщины в пленках с обменной связью. Эта задача решается таким нее методом, как и задача об одноосных пленках с «на магниченностью, изменяющейся по толщине слоя». Расчет был проделан Андре [170, 198] для двухосных пленок. Этот и другие методы, описанные в разд. 111,2, применимы к задаче о спи ральной анизотропии, когда направление легкого намагничива ния считается плавно меняющимся от слоя к слою.
б. Спиральная анизотропия. Задача о спиральной анизотро пии, или о ламинарной намагниченности, впервые рассматрива лась Томпсоном и сотр. [166, 167, 208], которые использовали
ее как тест для своего аналитического метода, описанного в разд. III,2. Рассмотрим структуру, изготовленную в условиях вращающегося магнитного поля, так что направление оси лег кого намагничивания изменяется от слоя к слою. Если в про цессе изготовления пленки магнитное поле повернулось на угол 2л, то при нулевом поле два устойчивых состояния распола
гаются, как показано на фиг. 48. Томпсон и сотр. [166, 208] пред сказали, что при нулевом вращающем моменте результирующая
намагниченность структуры параллельна намагниченности сред него слоя и антипараллельна намагниченности внешних слоев. Тогда при малых внешних полях намагниченность поверхностно го слоя будет стремиться расположиться против поля. При боль ших приложенных полях вся намагниченность структуры будет параллельна полю Н. Поэтому при измерении намагниченности
с помощью эффекта Керра (чувствительного только к верхнему слою) ожидаемая петля гистерезиса должна иметь вид, пока занный на фиг. 49, а. Экспериментальная петля, представлен ная на фиг. 49, б, превосходно согласуется с теоретическими
предсказаниями, хотя наблюдаемые пороги связаны скорее со смещением стенок, чем с вращением, как предсказывалось тео рией. Перемагничивание за счет смещения стенок создает ожи даемую среднюю намагниченность в верхнем слое, но при этом для переходной области промежуточных полей могут также возникать интересные конфигурации доменов, как это показано, например, на фиг. 50. Эти конфигурации могут быть устойчи выми вследствие малости размагничивающих полей в таких структурах.
IV. ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛЕНОК
Обратимся теперь к применениям связанных пленок, которые пока можно рассматривать лишь 'как элемент будущего. Боль шая часть этих приложений заключается в замене независимых пленок в различных схемах памяти, для которых многослойные структуры обладают преимуществами (действительными или потенциальными) по сравнению с однослойными элементами, не оправдавшими возлагавшихся на них надежд. Но, кроме того, предложено и несколько совершенно новых применений. Сначала рассмотрим схемы памяти со считыванием с разруше нием информации, затем со считыванием без разрушения инфор мации и, наконец, несколько применений, не попадающих в эти две категории.
Настоящий раздел весьма короток, во-первых, потому, что Брюэр и Массне [9] опубликовали недавно прекрасный обзор о приложениях многослойных пленок в системах памяти, и, вовторых, потому, что мы ограничимся только теми аспектами проблемы, которые наиболее тесно связаны с вопросами физи ки пленок, рассмотренными ранее в этом обзоре.
Читатели, интересующиеся схемным и системным аспектами рассматриваемых проблем, должны обратиться к специальной литературе1).)*
*) Имеется несколько интересных работ [208а—208в], появившихся слишком поздно и не включенных в данный обзор. Две последние относятся к элемен там памяти на связанных пленках, совместимых с интегральными схемами.