ИСТИНА

Многослойные магнитные пленки имеют громадные перспективы использования в современных наноустройствах, спинтронике, магнитооптике и т.д., что делает актуальной задачей структурные исследования таких объектов. В рамках выполняемого проекта проведены экспериментальные исследования методом ядерно-резонансной рефлектометрии магнитной структуры многослойных образцов [57Fe/Cr)]n и ее перестройки под действием последовательно изменяющегося внешнего поля. Образцы для измерений были изготовлены в Индоре Центре (Индия). Измерения проведены на станции BL09XU синхротрона SPring-8. Получено всего 248 временных спектров и около 50 угловых кривых. Наличие "магнитных" максимумов (1/2 и 3/2) на кривых задержанного ядерно-резонансного отражения подтвердило удвоение магнитного периода в исследованных структурах. Анализ временных спектров ядерно-резонансного отражения позволил восстановить распределение сверхтонкого поля по глубине отдельных слоев 57Fe. Установлено, что интерфейсы Fe-on-Cr более размыты по сравнению с Cr-on-Fe интерфейсами. Кривые задержанного отражения показали, что в поле ~ 600 Э антиферромагнитная структура разворачивается перпендикулярно направлению поля, и только в поле 1500 Э происходит частичное ферромагнитное выстраивание вдоль поля. Изменения временных спектров под действием внешнего поля ~ 50 Э в меридиональной и экваториальной геометрии, проявляющиеся только в критическом угле полного отражения, явились прямым свидетельством эффекта поверхностного спин-флопа. Показано, что для реальных образцов наличие доменной структуры существенно усложняет идеальную модель послойного разворота спинов, изложенную, например, в работе J. Meersschaut, et al, Phys. Rev. B 73, 144428 (2006). Развит новый подход, учитывающий статистические параметры рассеяния на структуре, характеризующейся наличием латеральных и нормальных магнитных неоднородностей.

1. Получен большой объем экспериментальных данных: измерены угловые зависимости мгновенного и задержанного (ядерно-резонансного) отражения, а также временные спектры ядерно-резонансного отражения для многослойных образцов, обладающих антиферромагнитным межслойным упорядочением при разных значениях приложенного внешнего поля (получено всего 248 временных спектров и около 50 угловых кривых). Измерения проведены в Японии на станции BL09XU синхротрона Spring-8. Образцы для измерений [57Fe(2.0 нм/Cr(1.2 нм)]20 и [57Fe (3.0 нм)/ Cr (1.2 нм)]10 изготовлены в Индоре Центре для научных исследований (UGC-DAE Consortium for Scientific Research). 2. В результате обработки временных спектров ядерно-резонансного отражения, измеренных в разных порядках брэгговского отражения для образца [57Fe (3.0 нм)/Cr (1.2 нм)]10 в отсутствие внешнего поля, восстановлено распределение сверхтонкого поля по глубине отдельных слоев 57Fe с разрешением < 1нм. 3. Анализ поведения интенсивности «магнитного» максимума отражения при приложении внешнего поля вдоль пучка СИ и перпендикулярно ему показал, что в поле ~ 600 Э антиферромагнитная структура разворачивается перпендикулярно внешнему полю, а в поле ~ 1500 Э происходит частично ферромагнитное упорядочение структуры. Изменения, имеющие место в слабом поле ~ 50 Э только для временных спектров отражения, измеренных в критическом угле, но не для других брэгговских отражений, позволили предположить, что перестройка магнитной структуры под действием внешнего поля начинается с поверхностного бислоя, однако в рамках простой модели не удалось воспроизвести такие результаты эксперимента. Это привело к разработке статистического подхода в теории рефлектометрии. 4. Проведена большая работа по развитию теории отражения и дифракции от анизотропных структур: проанализированы различные приближенные подходы, получены общие формулы для кинематического приближения, введены способы учета пространственной когерентности пучков синхротронного излучения. 5. Усовершенствованы программы обработки временных спектров и угловых кривых ядерно-резонансного отражения, а именно: введены новые алгоритмы подгонки теоретических спектров, такие как AMOEBA и многомерная сетка, добавлены программные блоки, позволяющие усреднять теоретические спектры с функцией частичной когерентности амплитуд рассеяния на доменам с разной ориентацией магнитного поля в плоскости поверхности. Обновлен пакет программ REFTIM, помещенный на сайт Европейского источника синхротронного излучения.