图形阵列磁各向异性的研究

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1、摘要随着磁电子学的发展，磁存储和磁记录材料的巨大应用前景吸引了愈来愈多的科学家对阵列薄膜的研究兴趣。随着制各的阵列中单元尺寸和单元闯隔的减小到微米及亚微米，其磁性质，如：饱和磁化强度、矫顽力(开关场)、剩磁比、退磁场等对单元的尺寸，形状和单元间隔的依赖关系，开始受到人们的关注。本论文以铁磁共振为主要研究手段，辅助以磁性和磁光测量，对微米亚微米矩形阵列NiFeCo单层膜和三明治结构的NiFeCo／Cu／NiFeCo多层膜的磁各向异性进行了较为系统的研究。同时还研究了300rim、900rim、10ptm以及更大的的NiFe正方形单元阵列薄膜进行了系统的各向异性的对比，得到的主要结

2、果如下：1、电子束刻蚀微米亚微米矩形阵列NiFeCo单层膜、微米亚微米矩形阵列NiFeCo三层膜的实验和理论研究。用扫描电子显微镜(SEM)确定了薄膜成分和阵列单元的尺寸、矩形比。NiFeCo单层膜，矩形单元的宽为0．6岬，长度为0．9和61un，矩形比为1．5和10。NiFcCo三层膜结构为NiFeCo／Cu／NiFeCo，薄膜的矩形比固定为12，长和宽分别为O．251．tmx31．tm、O．451_Lmx5．4岬以及0．61_lmx7．2pm．(1)图形薄膜确实存在羞明显的面内形状各向异性，面内形状各向异性表现出两度对称的形式，其易磁化方向沿矩形单元的长边方向；难磁化方向沿

3、矩形单元的短边方向。(2)形状各向异性主要来源于均匀退磁场的贡献，其次还来源于非椭球单元的不均匀退磁场的贡献，随着单元尺寸的减小，不均匀退磁场对形状各向异性的贡献逐渐增大。(3)在薄膜厚度比单元横向尺寸小得多的情况下．面内各向异性的大小随着薄膜中矩形单元的矩形比增加而增加：在薄膜厚度和单元矩形比相同的情况下，面内形状各向异性随单元宽度的减小而增加。(4)对于NiFeCo／Cu肘iFeco三层矩形单元阵列图形膜得到与单层图形薄膜相似的结果。Cu层的插入对面内的形状各向异性影响不大。2、正方形单元图形薄膜磁性研究和徽磁学研究对300hm、900hm、10岬以及更大的NiFe正方单元

4、磁性阵列的磁各向异性进行铁磁共振研究，研究表明：(I)300rim、900rim、10岬正方单元磁性阵列薄膜的面内形状各向异性表现出四度对称1的形式，易磁化方向沿正方单元的正方边00方向，难磁化方向沿正方单元的对角线45。方向。(2)面内形状各向异性随着单元尺寸的增大而减小。(3)大于501．tin的正方单元阵列薄膜形状对面内各向异性的影响可以忽略不计．3、利用微磁学模拟的手段探索了两个方面的问题，一是单元的间隔对平面形状各向异性的影响，二是如果单元缺损或者不对称，对形状各向异性的影响。(1)不同单元间隔对图形薄膜的平面形状各向异性确实有影响。其影响不仅仅体现在数值上，还体现在

5、方向上。(2)图性的不对称，对形状各向异性有很大的影响。甚至会改变难易磁化方向。关键词：阵列薄膜、铁磁共振、形状各向异性TIABSTRACTThephysicsofsmallferromagneticparticleshasbecomeofincreasinginterestsinrecentyears，driventoagreatextentbytheirpotentialapplicationsinhigh—densitymagneticstorage．ThemagneticpropertiesofpatternedfiIms．suchashysteresiSloop，ma

6、gneticanisotropy，thedemagnetizingfield，switchingfieldanditsdependenceOiltheelementsizes，shape，thespacingbetweentheelements，becomethehottopicrecently．Inthisthesis，mainlybyFMR，combinedwithMOKEandmagneticmeasurement．systematicalstudieshavebeenmadeOnthemagneticproperties，especiallymagneticanisot

7、ropyinNiFeCopatternedfilmsofrectangularelementsarrayswithsubmieronsize，andinNiFepatternedfiimswithsquareelements．Themajorresultsaresummarizedasfollows：1．Experimentalstudiesonmagneticin—planeanisotropyofNiFecosingle—layerandNiFeCosandwichpatternedfi