Влияние морфологии поверхности пористых темплатов TiO2 //X (X = Si, Ti)  на структуру и магнитные свойства многослойных пленок  Co/Pd

  • Вэньбинь У Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Юлия Владимировна Касюк Институт ядерных проблем БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Юлия Александровна Федотова Институт ядерных проблем БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

Аннотация

В ходе проведенных исследований многослойные пленки Co/Pd осаждались на пористые темплаты TiO2, сформированные на различных подложках - кремниевых пластинах (Si) и титановой фольге (Ti), в целях сохранения в них перпендикулярной магнитной анизотропии, характеризующей соответствующие сплошные пленки. Результаты магнитометрического анализа показывают, что при использовании пластин Si в качестве подложки осажденная на пористые темплаты TiO2 многослойная пленка обладает выраженной перпендикулярной магнитной анизотропией с относительно высоким параметром остаточной намагниченности (Mr/MS = 0,85), а также в два раза большей коэрцитивной силой (HChard = 176,6 кА/м) по сравнению со сплошной пленкой того же состава на пластине Si (референтная пленка). Полученные параметры открывают перспективы для применения данных пленок при создании различных спинтронных устройств и сред перпендикулярной магнитной записи.

Биографии авторов

Вэньбинь У, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

аспирант кафедры твердого тела физического  факультета. Научный руководитель – Ю. А. Федотова

Юлия Владимировна Касюк, Институт ядерных проблем БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; ведущий научный сотрудник

Юлия Александровна Федотова, Институт ядерных проблем БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук; заместитель директора

Литература

  1. Kanchibotla B, Pramanik S, Bandyopadhyay S. Self-assembly of nanostructures using nanoporous alumina templates. In: Lyshevski SE, editor. Nano and Molecular Electronics Handbook. London: Taylor & Francis Group, LLC; 2007.
  2. Aoyama T, Okawa S, Hattori K, Hatate H, Wada Y, Uchiyama K, et al. Fabrication and magnetic properties of CoPt perpendicular patterned media. Journal Magnetism and Magnetic Materials. 2001;235(1):174 –178. DOI: 10.1016/S0304-8853(01)00332-8.
  3. Rong CB, Poudyal N, Liu JP. Effect of thermal fluctuations on magnetization reversal of L10 FePt nanoparticles. Journal of Physics D: Applied Physics. 2010;43(49):5001–5009. DOI: 10.1088/0022-3727/43/49/495001. 4. Schulze C, Faustini M, Lee J, Schletter H, Lutz MU, Krone P, et al. Magnetic films on nanoperforated templates: a route towards percolated perpendicular media. Nanotechnology. 2010:21(49):5701–5709. DOI: 10.1088/0957-4484/21/49/495701. 5. Wiedwald U, Haering F, Nau S, Schulze C, Schletter H, Makarov D, et al. Tuning the properties of magnetic thin films by interaction with periodic nanostructures. Beilstein Journal of Nanotechnology. 2012;3:831– 842. DOI: 10.3762/bjnano.3.93.
  4. Rahman MT, Shams NN, Lai CH, Fidler J, Suess D. Co/Pt perpendicular antidot arrays with engineered feature size and magnetic properties fabricated on anodic aluminum oxide templates. Physical Review B. 2010;81(1):4411– 4417. DOI: 10.1103/PhysRevB.81.014418.
  5. Huang C-C, Yu C-C, Chen S-Y, Yao Y-D, Lai J-Y. Magnetization reversal of Co/Pd multilayers on nanoporous templates. Nanoscale Research Letters. 2012;7(41):1– 6. DOI: 10.1186/1556-276X-7-41. 8. Oikawa S, Onitsuka T, Takeo A, Takagishi M. Flat Surface Percolated Perpendicular Media With Metal Pinning Sites. IEEE Transactions on Magnetics. 2012;48(11):3192–3194. DOI: 10.1109/TMAG.2012.2201924. 9. Rahman MT, Shams NN, Wu Y-C, Lai C-H. Magnetic multilayers on porous anodized alumina for percolated perpendicular media. Applied Physics Letters. 2007;91(13):25051–25053. DOI: 10.1063/1.2790788. 10. Perzanowski M, Krupinski M, Zarzycki A, Dziedzic A, Zabila Y, Marszalek M. Exchange Bias in the [CoO/Co/Pd]10 Antidot Large Area Arrays. ACS Applied Materials Interfaces. 2017;9(38):33250 –33256. DOI: 10.1021/acsami.7b07665. 11. Lazarouk SK, Sasinovich DA, Kupreeva OV, Orehovskaia TI, Rochdi N, Arnaud d’Avitaya F, et al. Effect of the electrolyte temperature on the formation and structure of porous anodic titania film. Thin Solid Films. 2012;526:41– 46. DOI: 10.1016/j. tsf.2012.10.112. 12. Chen B, Beach JA, Maurya D, Moore RB, Priya S. Fabrication of black hierarchical TiO2 nanostructures with enhanced photocatalytic activity. RSC Advances. 2014;4(56):29443–29449. DOI: 10.1039/C4RA04260C. 13. Prakasam HE, Shankar K, Paulose M, Varghese OK, Grimes CA. A New Benchmark for TiO2 Nanotube Array Growth by Anodization. The Journal of Physical Chemistry C. 2007;111(20):7235–7241. DOI: 10.1021/jp070273h. 14. Hellwig O, Hauet T, Thomson T, Dobisz E, Risner-Jamtgaard JD, Yaney D, et al. Coercivity tuning in Co/Pd multilayer based bit patterned media. Applied Physics Letters. 2009;95(23):2505–2508. DOI: 10.1063/1.3271679. 15. Nguyen TNA, Fedotova J, Kasiuk J, Bayev V, Kupreeva O, Lazarouk S, et al. Effect of flattened surface morphology of anodized aluminum oxide templates on the magnetic properties of nanoporous Co/Pt and Co/Pd thin multilayered films. Applied Surface Science. 2017;427:649 – 655. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.08.238. 16. Walton WH. Feret’s Statistical Diameter as a Measure of Particle Size. Nature. 1948;162:329–330. DOI: 10.1038/162329b0.
  6. Rahman MT, Dumas RK, Eibagi N, Shams NN, Wu Y-C, Liu K, et al. Controlling magnetization reversal in Co/Pt nanostructures with perpendicular anisotropy. Applied Physics Letters. 2009;94(4):2501–2503. DOI: 10.1063/1.3075061.
  7. Luo F, Heyderman LJ, Solak HH, Thomson T, Best ME. Nanoscale perpendicular magnetic island arrays fabricated by extreme ultraviolet interference lithography. Applied Physics Letters. 2008;92(10):2505–2507. DOI: 10.1063/1.2841821.
  8. Matsuo Y. Ordered Alloys in the Cobalt-Palladium System. Journal of the Physical Society of Japan. 1972;32(4):972–978. DOI: 10.1143/JPSJ.32.972. 20. Carcia PF. Perpendicular magnetic anisotropy in Pd /Co and Pt /Co thin-film layered structures. Journal of Applied Physics. 1988;63(10):5066 –5073. DOI: 10.1063/1.340404.
  9. Kima S-K, Shin S-C. Alloy-like Co environment in Co/Pd multilayer films having perpendicular magnetic anisotropy. Journal of Applied Physics. 2001;89(5):3055–3057. DOI: 10.1063/1.1342800. 22. Carrey J, Berkowitz AE, Egelhoff JrWF, David JSmith. Influence of interface alloying on the magnetic properties of Co/Pd multilayers. Applied Physics Letters. 2003;83(25):5259–5261. DOI: 10.1063/1.1635660. 23. Lindahl C, Engqvist H, Xia W. Influence of Surface Treatments on the Bioactivity of Ti. ISRN Biomaterials. 2013;2013:1–13. DOI: 10.5402/2013/205601. 24. Maximenko A, Kasiuk JV, Fedotova JA, Marszałek M, Zabila Y, Chojenka J. Magnetic Properties of Co/Pd Multilayered Films on Porous Al2O3 Templates with Developed Cell Substructure. Physics of the Solid State. 2017;59(9):1762–1770. DOI: 10.1134/ S1063783417090189.
  10. Cullity BD. Elements of X-Ray Diffraction. 2nd edition. Phillippines Massachusetts: Addison-Wesley Publishing Company Inc.; 1978.
  11. Patterson AL. The Scherrer Formula for X-Ray Particle Size Determination. Physical Review. 1939;56(10):978–982. DOI: 10.1103/PhysRev.56.978. 27. Maximenko A, Fedotova J, Marszałek M, Zarzycki A, Zabila Y. Magnetic characteristics of CoPd and FePd antidot arrays on nanoperforated Al2O3 templates. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2016;400:200 –205. DOI: 10.1016/j.jmmm. 2015.08.057. 28. Krupinski M, Mitin D, Zarzycki A, Szkudlarek A, Giersig M. Magnetic transition from dot to antidot regime in large area Co/Pd nanopatterned arrays with perpendicular magnetization. Nanotechnology. 2017;28(8):5302–5311. DOI: 10.1088/1361-6528/aa5656. 29. Alexandrakis V, Niarchos D, Wolff M, Panagiotopoulos I. Magnetization reversal in CoPt(111) hard/soft bilayers. Journal of Applied Physics. 2009;105(6):3901–3906. DOI: 10.1063/1.3093936. 30. Maximenko A, Marszałek M, Fedotova J, Zarzycki A, Zabila Y, Kupreeva O, et al. Structure and magnetic properties of Co/Pd multilayers prepared on porous nanotubular TiO2 substrate. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017;434:157–163. DOI: 10.1016/j.jmmm.2017.03.062. 31. Kasiuk JV, Maksimenko AA, Fedotova JA, Marszałek M, Lazaruk SK, Kupreeva OV. Effect of the Morphology on the Mechanisms of the Magnetization Reversal of Multilayered Thin Co/Pd Films. Physics of the Solid State. 2016;58(11):2312–2319. DOI: 10.1134/S1063783416110160. 32. Stoner EC, Wohlfarth EP. A Mechanism of Magnetic Hysteresis in Heterogeneous Alloys. Mathematical Physical and Engineering Sciences. 1948;240(826):599 – 642. DOI: 10.1098/rsta.1948.0007. 33. Albrecht M, Hu G, Guhr IL, Ulbrich TC, Boneberg J, Leiderer P, et al. Magnetic multilayers on nanospheres. Nature Materials. 2005;4(3):203–206. DOI: 10.1038/nmat1324.
Опубликован
2019-01-20
Ключевые слова: многослойные пленки Co/Pd, пористые темплаты TiO2, перпендикулярная магнитная анизотропия, перемагничивание
Поддерживающие организации Работа выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (проект № Ф17У-006) и ГПНИ «Физическое материаловедение, новые материалы  и технологии» (подпрограмма «Наноматериалы и нанотехнологии», задание 2.44).
Как цитировать
У, В., Касюк, Ю. В., & Федотова, Ю. А. (2019). Влияние морфологии поверхности пористых темплатов TiO2 //X (X = Si, Ti)  на структуру и магнитные свойства многослойных пленок  Co/Pd. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 3, 91-101. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/508
Выпуск
№ 3 (2018): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Наноматериалы и нанотехнологии

Copyright (c) 2018 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).