Экстраординарный и планарный эффекты Холла в тонких пленках пермаллоя

  • Виктория Ивановна Головчук Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Михаил Григорьевич Лукашевич Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-2-53-60

Аннотация

Изучены петли гистерезиса холловского сопротивления в тонких (d = 80 –280 нм) магнитоупорядоченных пленках пермаллоя (Ni0,8 Fe0,2) при Т = 300 К, и разных углах (φ = 0 –360°) между плоскостью пленки и направлением магнитного поля (экстраординарный и обычный эффекты Холла), и разных углах (θ = 0 –90°) между направлением магнитного поля и протекающим током (планарный эффект Холла при φ = 0°) в магнитном поле с индукцией до В = 1,25 Тл. Пленки получены на ситалловой подложке методом ионно-лучевого распыления. Как в экстраординарном, так и планарном эффекте Холла при перемагничивании наблюдаются резкие пики холловского сопротивления, обусловленные изменением при перемагничивании анизотропии сопротивления магнитоупорядоченной среды. В экстраординарном эффекте Холла положение и ширина пика на полувысоте определяются углом между направлением магнитного поля и плоскостью пленки. Показано, что при приближении направления внешнего магнитного поля к направлению спонтанной намагниченности пленки магнитное поле положения Вп и полуширина пика Δ Вп увеличиваются. В интервале углов φ = 0 – 90° Вп и ΔВп пика холловского сопротивления изменяются в близких интервалах (Δ В ≈ 0,2–5,0 мТл). Обнаружена немонотонная зависимость холловского сопротивления и положения его пика в планарном эффекте Холла от угла между протекающим током и направлением магнитного поля, обусловленная изменением продольной и поперечной компонент сопротивления магнитоупорядоченной среды внешним магнитным полем. Определены величины обычного и экстраординарного коэффициентов Холла: RH0 = 6 ⋅ 10–9 м3 /Кл и RH1 = 3,2 ⋅ 10–8 м3 /Кл соответственно.

Биографии авторов

Виктория Ивановна Головчук, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

аспирантка кафедры физики полупроводников и наноэлектроники физического факультета. Научный руководитель – М. Г. Лукашевич

Михаил Григорьевич Лукашевич, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; профессор кафедры физики полупроводников и наноэлектроники физического факультета

Литература

  1. Wolf SA, Awschalom DD, Buhrman RA, Daughton JM, von Molnár S, Roukes ML, et al. Spintronics: a spin-based electronics vision for the future. Science. 2001;294(5546):1488–1495. DOI: 10.1126/science.1065389.
  2. Felser C, Fecher GH, editors. Spintronics: from materials to devices. Dordrecht: Springer; 2013. 379 p. DOI: 10.1007/978-90- 481-3832-6.
  3. McGuire TR, Potter RI. Anisotropic magnetoresistance in ferromagnetic 3D alloys. IEEE Transactions on Magnetics. 1975; 11(4):1018–1038. DOI: 10.1109/TMAG.1975.1058782.
  4. Baibich MN, Broto JM, Fert A, Nguyen Van Dau, Petroff F, Etienne P, et al. Giant magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices. Physical Review Letters. 1988;61:2472–2475. DOI: 10.1103/PhysRevLett.61.2472.
  5. Binasch G, Grünberg P, Saurenbach F, Zinn W. Enhanced magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange. Physical Review B. 1989;39(7):4828–4830. DOI: 10.1103/physrevb.39.4828.
  6. Julliere M. Tunneling between ferromagnetic films. Physics Letters A. 1975;54(3):225–226. DOI: 10.1016/0375-9601(75) 90174-7.
  7. Corte-León H, Nabaei V, Manzin A, Fletcher J, Krzysteczko P, Schumacher HW, et al. Anisotropic magnetoresistance state space of permalloy nanowires with domain wall pinning geometry. Scientific Reports. 2014;4:6045. DOI: 10.1038/srep06045.
  8. Xu YB, Vaz CAF, Hirohata A, Leung HT, Yao CC, Bland JAC, et al. Magnetoresistance of a domain wall at a submicron junction. Physical Review B. 2000;61(22):14901–14904. DOI: 10.1103/PhysRevB.61.R14901.
  9. Ravelosona D, Cebollada A, Briones F, Diaz-Paniagua C, Hidalgo MA, Batallan F. Domain-wall scattering in epitaxial FePd ordered alloy films with perpendicular magnetic anisotropy. Physical Review B. 1999;59(6):4322–4326. DOI: 10.1103/PhysRevB.59.4322.
  10. Rusanov AYu, Golikova TE, Egorov SV. Change in the sign of the magnetoresistance effect in bilayer superconductor/ferromagnet structures under change in the type of the domain structure in the ferromagnet. Pis’ma v Zhurnal èksperimental’noi i teoreticheskoi fiziki. 2008;87(3):204–209. Russian.
  11. Halauchuk VI, Lukashevich MG. Magnetic microstructure and magnetoresistive effect in Corbino’s disk with magnetic ordering. Journal of the Belarusian State University. Physics. 2018;2:46–53. Russian.
  12. Hurd СM. The Hall effect in metals and alloys. New York: Plenum Press; 1972. 416 p.
  13. Lippman HJ, Kurt F. Der Geometrieinflus auf den transversalen magnetischen Widerstandseffekt bei rechteckformigen Halbleiterplatten. Ƶeitschrift für Naturforschung. 1958;13a(6):462–474.
  14. Kireev PS. Fizika poluprovodnikov [Physics of semiconductors]. Moscow: Vysshaya shkola; 1975. 584 p. Russian.
  15. Campbel IA, Fert A. Chapter 9. Transport properties of ferromagnets. In: Wohlfarth EP, editor. Handbook of Ferromagnetic Materials. Volume 3. Amsterdam: North-Holland; 1982. p. 747–804. DOI: 10.1016/S1574-9304(05)80095-1.
  16. Seeger K. Semiconductor physics. Wien: Springer; 1973. 514 p. Russian edition: Seeger K. Fizika poluprovodnikov. Pozhela YuK, translator. Moscow: Mir; 1977. 616 p.
  17. Smit J. Magnetoresistance of ferromagnetic metals and alloys at low temperatures. Physica. 1951;17(6):612–627. DOI: 10.1016/ 0031-8914(51)90117-6.
Опубликован
2021-05-21
Ключевые слова: пермаллой, экстраординарный эффект Холла, планарный эффект Холла, подложка, пленка, магнитное упорядочение
Как цитировать
Головчук, В. И., & Лукашевич, М. Г. (2021). Экстраординарный и планарный эффекты Холла в тонких пленках пермаллоя. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 53-60. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-2-53-60
Выпуск
№ 2 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Наноматериалы и нанотехнологии

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).