Формування хемічно впорядкованої фази L1₀(FePt) в нанорозмірній плівковій композиції Fe₅₀Pt₅₀ (15 нм)/Au (30 нм)/Fe₅₀Pt₅₀ (15 нм) при відпалі у вакуумі

Abstract

Методами фізичного матеріялознавства (рентґеноструктурною фазовою аналізою і мірянням магнетних властивостей на SQUID (superconducting quantum interference device)-магнетометрі) досліджено вплив додаткового проміжного шару Au завтовшки у 30 нм у нанорозмірній плівковій композиції (НПК) Fe₅₀Pt₅₀ (15 нм)/Au (30 нм)/Fe₅₀Pt₅₀ (15 нм) на підложжях SiO₂ (100 нм)/Si(001) на процеси дифузійного фазоутворення – перехід хемічно невпорядкованої магнетом’якої фази А1(FePt) у хемічно впорядковану магнетотверду фазу L1₀(FePt) при відпалі у вакуумі за температури 600°C з різною тривалістю. Встановлено, що в НПК Fe₅₀Pt₅₀ (15 нм)/Au (30 нм)/Fe₅₀Pt₅₀ (15 нм) фазовий перехід А1(FePt) → L1₀(FePt) починається під час відпалу за температури 600°C тривалістю 30 с, що на 100°C нижче в порівнянні з плівкою стопу Fe₅₀Pt₅₀. Атоми Au при термічному обробленні дифундують по межах зерен фази L1₀(FePt), обмежують їх зростання і магнетну взаємодію. Це супроводжується збільшенням коерцитивної сили, але зберігається ізотропія магнетних властивостей незалежно від напрямку магнетного поля.

Методами физического материаловедения (рентгеноструктурным фазовым анализом и измерением магнитных свойств на SQUID (superconducting quantum interference device)-магнитометре) исследовано влияние дополнительного промежуточного слоя Au толщиной 30 нм в наноразмерной плёночной композиции (НПК) Fe₅₀Pt₅₀ (15 нм)/Au (30 нм)/Fe₅₀Pt₅₀ (15 нм) на подложках SiO₂ (100 нм)/Si(001) на процессы диффузионного фазообразования – переход химически неупорядоченной магнитомягкой фазы А1(FePt) в химически неупорядоченную магнитотвёрдую фазу L1₀(FePt) при отжиге в вакууме при температуре 600°C с разной длительностью. Установлено, что в НПК Fe₅₀Pt₅₀ (15 нм)/Au (30 нм)/Fe₅₀Pt₅₀ (15 нм) фазовый переход А1(FePt) → L1₀(FePt) начинается во время отжига при температуре 600°C длительностью 30 с, что на 100°C ниже по сравнению с плёнкой сплава Fe₅₀Pt₅₀. Атомы Au при термической обработке диффундируют по границам зёрен фазы L1₀(FePt), ограничивают их рост и магнитное взаимодействие. Это сопровождается увеличением коэрцитивной силы, но сохраняется изотропия магнитных свойств независимо от направления магнитного поля.

Effect of addition of intermediate Au layer with thickness of 30 nm in nanoscale film composition (NFC) Fe₅₀Pt₅₀ (15 nm)/Au (30 nm)/Fe₅₀Pt₅₀ (15 nm) on SiO₂ (100 nm)/Si(001) substrates on the diffusion-controlled phase-formation processes–transformation of chemically-disordered soft magnetic А1(FePt) phase into chemically-ordered hard magnetic L1₀(FePt) phase under annealing in a vacuum at temperature of 600°C during various time intervals is investigated by the methods of physical materials science: X-ray phase analysis and magnetic-properties’ measuring on SQUID (superconducting quantum interference device). As revealed, the А1(FePt) → L1₀(FePt) phase transformation in Fe₅₀Pt₅₀ (15 nm)/Au (30 nm)/Fe₅₀Pt₅₀ (15 nm) NFC begins at temperature of 600°C for annealing duration of 30 s, which is lower by 100°C in comparison with Fe₅₀Pt₅₀ alloy film. During thermal treatment, Au atoms diffuse along grain boundaries of L1₀(FePt) phase restricting their growth and magnetic interaction. This is accompanied by increasing of coercive force, but isotropy of magnetic properties is saved independently on magnetic-field direction.