ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТООПТИЧЕСКОГО ОТКЛИКА ОТДЕЛЬНЫХ СЛОЕВ МНОГОСЛОЙНЫХ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В интегральном магнитооптическом отклике трехслойной структуры Co(6 нм)/Ru(10 нм)/Co(10 нм)/Si (100) выделены вклады различных отдельных слоев кобальта. Разработан и описан метод, который позволяет на основе анализа закономерностей магнитооптических зависимостей анализировать магнитные свойства отдельных магнитных слоев трехслойных систем, выделяя направления магнитной анизотропии. Развитый метод позволил установить, что свойства магнитной анизотропии пленок кобальта в многослойной структуре зависят от свойств буферного слоя и подложки, взаимодействия на интерфейсах, механических напряжений, а также определить направления осей магнитной анизотропии в каждом из слоев.

Об авторах

А. В. Проказников

ЦНИТ-Ярослаан, ОФТИ им. К.А. Валиева, НИЦ “Курчатовский институт”; Ярославский Государственный Университет им. П.Г. Демидова

Email: prokaznikov@mail.ru
Ярослаан, Россия; Ярослаан, Россия

В. А. Папорков

Ярославский Государственный Университет им. П.Г. Демидова

Ярослаан, Россия

М. А. Лях

Ярославский Государственный Университет им. П.Г. Демидова

Ярослаан, Россия

Р. В. Селюков

ЦНИТ-Ярослаан, ОФТИ им. К.А. Валиева, НИЦ “Курчатовский институт”

Ярослаан, Россия

В. В. Наумов

ЦНИТ-Ярослаан, ОФТИ им. К.А. Валиева, НИЦ “Курчатовский институт”

Ярослаан, Россия

Список литературы

  1. Hellwig O., Fallarino L. Coupled systems with ferromagnetic and antiferromagnetic exchange interactions. In: 2025 Roadmap on 3D Nano-magnetism. J. Phys.: Cond. Matt. 2025. V. 37. P. 143502. doi: 10.1088/1361-648X/ad9655
  2. Dennis C.L., Borges R.P., Buda L.D., Ebels U., Gregg J.F., Hehn M., Jouguelett E., Ounadjela K., Petej I., Prejbeanu I.L., Thornton M.J. The defining length scales of mesomagntism: a review. J. Phys.: Cond. Matt. 2002. V. 14. P. R1175–R1262. doi: 10.1088/0953-8984/14/49/201
  3. Kaloyeros A.E., Pan Y., Goff J., Arkles B. Cobalt thin films: trends in processing technologies and emerging applications. // ECS J. Sol. State Sci. Techn. 2019. V. 8(2). P. 119–152. doi: 10.1149/2.0051902jss
  4. Dinia A., Ounadjela K., Arbaoui A., Suran G., Muller D., Panissod P. Perpendicular anisotropy in Co/Ru epitaxial superlattices. J. Magn. Magn. Mater. 1992. V. 104–107 P. 1871–1872. doi: 10.1016/0304-8853(92)91584-G
  5. Li Z., Skomsky R., Liou S.-H., Michalski S., Chipara M., Kirby R.D. Magnetization precession and domain-wall structure in cobalt-ruthenium-cobalt trilayers. J. Appl. Phys. 2011. V. 109. P. 07C113. doi: 10.1063/1.3540406
  6. Girt E., Huttema W., Mryasov O.N., Montoya E., Kardasz B., Eyrich C., Heinrich B., Dobin A.Yu., Karis O. A method for measuring exchange stiffness in ferromagnetic films. J. Appl. Phys. 2011. V. 109. P. 07B765. doi: 10.1063/1.3565203
  7. Kolesnikov A.G., Stebliy M.E., Ognev A.V., Fedorets A.N., Plotnikov V.S., Samardak A.S., Xiufeng Han, Chebotkevich L.A. Enhancement of perpendicular magnetic anisotropy and coercivity in ultrathin Ru/Co/Ru ilms through the buffer layer engineering. J. Phys. D: Appl. Phys. 2016. V. 49. P. 425302. doi: 10.1088/0022-3727/49/42/425302
  8. Kolesnikov A.G., Ognev A.V., Stebliy M.E., Chebotkevich L.A., Gerasimenko A.V., Samardak A.S. Nanoscale control of perpendicular magnetic anisotropy, coercive force and domain structure in ultrathin Ru/Co/W/Ru films. J. Magn. Magn. Mater. 2018. V. 454. P. 78–84. doi: 10.1016/j.jmmm.2018.01.056
  9. Zhang J., Cros V., Hoffmann A. (eds). Topology in magnetism. Springer Nature Switzerland AG. 2018. doi: 10.1007/978-3-319-97334-0
  10. Parhtenopoulos D.A., Rentzepis P.M. Three-dimensional optical storage memory. Science. 1989. V. 245. P. 843–845. doi: 10.1126/science.245.4920.843
  11. Kawata S., Kawata Y. Three-dimensional optical storage memory using photochromic materials. Chem. Rev. 2000. V. 100. P. 1777–1788. doi: 10.1021/cr980073p
  12. Kurant Z., Gieniusz R., Maziewski A., Tekielak M., Stefanowicz W., Sveklo I., Zablotskii V., Petroutchik A., Baczewski L.T., Wawro A. Changes in magnetic properties of ultrathin cobalt films as induced by Mo, V, Au overlayers. J. Magn. Magn. Mater. 2007. V. 316. P. e511–e514. doi: 10.1016/j.jmmm.2007.03.003
  13. Lissberger P.H. Optical applications of dielectric thin films. Rep. Prog. Phys. 1970. V. 33. P. 197–268. doi: 10.1088/0034-4885/33/1/305
  14. Saito N., Sato R., Kawamura N., Kajiura M. MultiValued Magneto-Optical Recording in TbFe/SiO Compositionally Modulated Films. Jpn. J. Appl. Phys. 1989. V. 28. P. 343–347. doi: 10.7567/JJAPS.28S3.343
  15. Atkinson R., Kubrakov N.F., Utochkin S.N., Zvezdin A.K. Magneto-optical properties and magnetization processes in superlattices. J. Appl. Phys. 1994. V. 75(10), P. 6786–6788. doi: 10.1063/1.356830
  16. Gamble R., Lissberger P.H. Electromagnetic field distributions in multilayer thin films for magneto-optical recording. J. Opt. Soc. Am. A. 1988. V. 5, No. 9. P. 1533–1542. doi: 10.1364/JOSAA.5.001533
  17. Hamrle J., Ferre J., Nyvlt M., Visnovsky S. In-depth resolution of the magneto-optical Kerr effect in ferromagnetic multilayers. Phys. Rev. B. 2002. V. 66. P. 224423. doi: 10.1103/PhysRevB.66.224423
  18. Tsema Yu., Savoini M., Tsukamoto A., Kimel A.V., Kirilyuk A., Rasing Th. Layer-sensitive magneto-optical spectroscopic study of magnetization dynamics in multilayered RE-TM structures. Appl. Phys. Lett. 2016. V. 109. P. 172403. doi: 10.1063/1.4966183
  19. Ignatyeva D.O., Davies C.S., Sylgacheva D.A., Tsukamoto A., Yoshikawa H., Kapralov P.O., Kirilyuk A., Belotelov V.I., Kimel A.V. Plasmonic layer-selective all-optical switching of magnetization with nanometer resolution. Nature Commun. 2019. 10:4786. doi: 10.1038/s41467-019-12699-0
  20. Borovkova O.V., Ignatyeva D.O., Belotelov V.I. Layerselective magnetization switching in the chirped photonic crystal with GdFeCo. Sci. Rep. 2021. 11:2239. doi: 10.1038/s41598-021-81887-0
  21. Zvezdin A.K., Kotov V.A. Modern Magnetooptics and Magnetooptical Materials. Institute of Physics Publishing. Bristol, Philadelphia. 1997. ISBN0 7503 0362 X
  22. Oblak E., Riego P., Fallarino L., Martínez-de-Guerenu A., Arizti F., Berger A. J. Phys. D: Appl. Phys. Ultrasensitive transverse magneto-optical Kerr effect measurements of effective polarization change detection. 2017. V. 50. P. 23LT01. doi: 10.1088/1361-6463/aa6df2
  23. Vaganova E.I., Mironenko A.A., Paporkov V.A., Rud N.A., Rudyi A.S., Prokaznikov A.V. Increasing the Efficiency of Photoelectric Cells by Nanostructuring Their Surface. Russ. Microelectron. 2011, V. 40, No. 1. P. 31–39. doi: 10.1134/S1063739711010070
  24. Zvezdin N.Yu., Paporkov V.A., Prokaznikov A.V., Tsarev I.S. Analysis of Different Contributions into the Magnetooptical Signal of Magnetophotonic Crystal Type Three-Dimensional Structures. Tech. Phys. 2018. V. 63, No. 6. P. 866–875. doi: 10.1134/S1063784218060269
  25. Paporkov V.A., Prokaznikov A.V. Magnetooptical Response of Metallized Nanostructural Arrays with a Complex Relief on the Surface of Silicon Wafers. Russ. Microelectron. 2019. V. 1. No. 48. P. 61–76. doi: 10.1134/S1063739719010086
  26. Prokaznikov A.V., Paporkov V.A. A Study of the Magneto-Optical Properties of Structures on Curved Surfaces for Creating Memory Elements on Magnetic Vortices. Russ. Microelectron. 2020. V. 49. No. 5. P. 358–371. doi: 10.1134/S1063739720040071
  27. Buchin E.Yu., Vaganova E.I., Naumov V.V., Paporkov V.A. Prokaznikov A.V. Tech. Phys. Lett. 2009. V. 35 (7). P. 589. doi: 10.1134/S1063785009070025
  28. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука. 1976.
  29. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. Т. 8. М.: Наука. 1982. ISBN5-9221-0123-4
  30. Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений. М.: Изд. МГУ. 1976. 367 с.
  31. Соколов А.В. Оптические свойства металлов. М.: Физ.-мат. лит. 1961. 461 с.
  32. Caray R., Newman D.M., Thomas B.W.J. Thickness dependence of the transverse Kerr effect in thin ferromagnetic films. J. Phys. D.: Appl. Phys. 1977. V. 10. P. L131–L134. doi: 10.1088/0022-3727/10/10/002
  33. Золотарев В.М., Морозов В.Н., Смирнова Е.В. Оптические постоянные природных и технических сред. Справочник. Л.: Химия. 1984. 216 с.
  34. Caray R., Thomas B.W.J., Newman D.M. The optical properties of thin cobalt films by a self-consistent photometric technique. Thin Solid Films. 1980. V. 66. P. 139–149. doi: 10.1016/0040-6090(80)90314-4
  35. Kovalenko S.A. Optical properties of metal films. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 1999. V. 2. No 3. P. 13–20. doi: 10.15407/SPQEO2.03.013
  36. Libowitzky E. A reflected light investigation of ruthenium. TMPM Tschernaks Min. Petr. Mitt. 1986. V. 35. P. 27–32. doi: 10.1007/BF01081916
  37. Cox J.T., Hass G., Ramsey J.B., Hunter W.R. Reflectance and optical constants of evaporated ruthenium in the vacuum ultraviolet from 300 to 2000 A. J. Opt. Soc. Am. 1974.V. 64. No 4. P. 423–428. doi: 10.1364/JOSA.63.000435
  38. Windt D.L., Cash W.C., Jr., Scott M., Arendt P., Newnam B., Fisher R.F., Swartzlander A.B. Optical constants for thin films of Ti, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Hf, Ta, W, Re, Ir, Os, Pt, and Au from 24 A to 1216 A. Appl. Opt. 1988. V. 27. No 2. P. 246–278. doi: 10.1364/AO.27.000246
  39. Rytov R.A., Usov N.A. A shape visualization of a magnetic anisotropy energy density of single-domain magnetic nanoparticles. Sci. Visualization. 2020. V. 12. No 3. P. 26–37. DOI: 10.26583.sv.12.3.03
  40. Cullity B.D., Graham C.D. Introduction to Magnetic Materials. IEEE Press. John Wiley & Sons, Inc., Publication. 2009. Hoboken, New Jersey. Wiley. ISBN978-0-471-47741-9
  41. Prokaznikov A.V., Paporkov V.A., Selyukov R.V., Vasi-lev S.V., Savenko O.V. Magneto-Optical Properties of Multilayer Structures Based on Cobalt and Chromium-Group Metals for Magnetic Memory Elements. Russ. Microelectron. 2022. V. 51. No. 6. P. 454–464. doi: 10.1134/S1063739722700184
  42. Leliaert J., Dvornik M., Mulkers J., De Clercq J., Milošević M.V., Van Waeyenberge B. Fast micromagnetic simulations on GPU – recent advances made with mumax3. J. Phys. D: Appl. Phys. 2018. V. 51. P. 123002. doi: 10.1088/1361-6463/aaab1c
  43. Борисов А.Б., Киселев В.В. Квазиодномерные магнитные солитоны. Т. 1. М.: Физматлит. 2014. 520 с. ISBN978-5-9221-1590-2
  44. Борисов А.Б., Киселев В.В. Нелинейные волны, солитоны и локализованные структуры в магнетиках. Т. 2. Топологические солитоны, двумерные и трехмерные «узоры». Екатеринбург. УрО РАН. 2011. ISBN978-5-7691-2232-3
  45. Гумеров А.М. Резонансная динамика солитонов в модели синус-Гордона с притягивающими примесями. Дисс. на соиск. уч. степени к. ф.– м. н. Уфа. 2013.
  46. Cuevas-Maraver J., Kevrekidis P.G., Williams F. Editors. The sine-Gordon Model and its Applications. From Pendula and Josephson Junctions to Gravity and High-Energy Physics. Springer. 2014. Cham, Heidelberg, NY, Dordrecht, London. doi: 10.1007/978-3-319-06722-3
  47. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973
  48. Mayerhöfer T.G., Pahlow S., Popp J. The Bouguer-Beer-Lambert law: Shining light on the obscure. ChemPhysChem. Wiley-VCH. 2020. doi: 10.1002/cphc.202000464
  49. Fan H.Y. Effects of charge carriers on the optical properties. In: Semiconductors and Semimetals. Ed. by R. K. Willardson, A. C. Beer. NY, London. 1967. V. 3. Chap. 9. P. 405–419.
  50. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. М.: Наука. 1978.
  51. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 4. Оптика. М.: Физматлит. 2005. 792 с. ISBN5-9221-0228-1
  52. Ignatovich F.V., Ignatovich V.K. Optics of anisotropic media. Physics Uspekhi. 2012. V. 55(7). P. 709–720. doi: 10.3367/UFNe.0182.201207f.0759
  53. Yurakova O.Yu., Baulin R.A., Andreeva M.A. Theory of Grazing Incidence X-Ray Scattering by Nanocomposite Structures Moscow University Physics Bulletin, 2025. V. 80. No. 1. P. 127–133. doi: 10.3103/S0027134925700171
  54. Бухарев А.А., Звездин А.К., Пятаков А.П., Фетисов Ю.К. Стрейнтроника – новое направление микро- и наноэлектроники и науки о материалах. УФН. 2018. Т. 188. № 12. С. 1288–1330. DOI: 10.3367.UFNe.2018.01.038279

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».