Композиционирование, структура и магнитные свойства многослойных плёнок на основе антиферромагнетика Cr-Mn тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Фещенко Анастасия Александровна

• Фещенко Анастасия Александровна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Фещенко Анастасия Александровна

Введение

1 Обзор литературы

1.1 Феномен антиферромагнетизма и антиферромагнитные вещества на основе 3d-металлов

1.2 Эффект обменного смещения в системах антиферромагнетик/ ферромагнетик

1.3 Структура и магнитные свойства системы ^^п и композитов на её основе

2 Образцы и методы измерений структурных магнитных свойств

2.1 Общая характеристика образцов для исследования

2.2 Методы первичной аттестации плёнок

2.2.1 Стилусный профилометр Veeco Dektak

2.2.2 Рентгеновский флуоресцентный спектрометр на полном отражении NANOHUNTER

2.2.3 Магнитооптический микроскоп на основе эффекта Керра

2.2.4 Методика рентгеновской дифракции

2.2.5 Просвечивающий электронный микроскоп JEOL JEM-2100

2.2.6 Сканирующий атомно-силовой микроскоп NT-MDT NTEGRA-Prima

2.3 Методики измерения магнитных свойств с температурой

2.3.1 Магнитозмерительный комплекс РРМS Dynacool 9T

2.3.2 Вибрационный магнитометр 7407 VSM

3. Влияние элементного и структурного композиционирования на магнитные свойства плёнок типа (^^^/ферромагнетик

3.1. Влияние буферных покрытий, состава и толщины слоёв ст^п на микроструктуру и гистерезисные свойства композитов (Cr-Mn)/Fe

3.1.1. Микроструктура

3.1.2. Гистерезисные свойства

3.2 Влияние состава антиферромагнитного слоя Cr-Mn на структуру и гистерезисные свойства композитов

3.2.1. Структурные свойства

3.2.2. Гистерезисные свойства

3.3 Влияние толщины антиферромагнитного слоя на структуру и гистерезисные свойства композитов

3.4 Гистерезисные свойства композитов с разными ферромагнитными слоями

3.5 Влияние условий синтеза и термомагнитной обработки на структуру и магнитные свойства композитов (Cг-Mn)/Fe20Ni80

3.5.1. Свойства плёнок, полученных на нагретые подложки

3.5.2. Свойства плёнок, полученных при электрическом смещении подложек

3.5.3. Свойства плёнок, полученных при варьировании скорости осаждения98

Заключение к главе

4 Магнитная анизотропия и эффект обменного смещения плёночных композитов на основе антиферромагнетика Сг-Мп

4.1 Количественная характеристика кристаллической магнитной анизотропии сплава Сг-Мп

4.2. Свойства плёнок и плёночных композитов на основе антиферромагнетика (0^^0)100^ (М = И, Си, W)

4.2.1 Микроструктура плёнок

4.2.2. Гистерезисные свойства композитов

4.3 Влияние толщины легированных слоев Сг-Мп на гистерезисные свойства композитов на их основе

4.4. Применение Йорк-протокола измерений для количественного описания магнитной анизотропии легированных композитов

Заключение к главе

Заключение

Обозначения и сокращения

Список литературы

Список публикаций по теме диссертации

Благодарности

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Композиционирование, структура и магнитные свойства многослойных плёнок на основе антиферромагнетика Cr-Mn»

Введение Актуальность темы исследования

Плёночные структуры типа ферромагнетик/антиферромагнетик находят широкое применение в качестве функциональных сред в современных устройствах магнитосенсорики и спинтронике, таких как спиновые клапаны или устройств магниторезистивной памяти MRAM [1, 2]. Практический интерес подобные структуры представляют благодаря реализуемому в них эффекту обменного смещения, который заключается в сдвиге по полю петли магнитного гистерезиса ферромагнетика на величину поля обменного смещения Яex. Долгое время антиферромагнетик рассматривался исключительно как слой, закрепляющий магнитный момент в прилежащем ферромагнитном слое. В настоящее время антиферромагнитные материалы интересны как самостоятельные функциональные среды, которые могут быть использованы в технических приложениях из-за их свойств, в частности, из-за характерных частот магнитного резонанса. Наиболее привлекательным антиферромагнетиком для практического применения является сплав ЬчИп [3]. Однако его использование не является экономически выгодным. Наряду с ^^п достаточно хорошими свойствами, а именно высокой температурой Нееля и сильной магнитной анизотропией, обладает сплав Pt-Mn [4, 5]. Несколько проигрывают им в практическом аспекте, но, тем не менее, неплохо исследованы в тонкопленочном состоянии антиферромагнитные сплавы Fe-Mn [6, 7] и М-Ил [8, 9]. Намного меньше информации имеется о системах &-Al, Cr-Ga и Cr-Mn. Последняя представляет отдельный интерес, поскольку является сплавом двух антиферромагнитных металлов и, по литературным данным, в определенном диапазоне составов демонстрирует высокотемпературный антиферромагнетизм. Именно тонкоплёночное состояние сплава является основным предметом исследования в данной

работе.

Степень разработанности темы исследования

Интерес к исследованию свойств сплава Сг-Мп возник во второй половине прошлого столетия. Антиферромагнетизм в сплавах Сг-Мп с высоким содержанием Мп впервые был обнаружен методом дифракции нейтронов Каспером и Уватерстаратем [10]. На этих результатах базируется и исследование Хамагучи и Кунитоми, выполненное на массивных образцах сплава Сг-Мп и ориентированное на определение температуры Нееля ^ из температурных зависимостей удельного сопротивления. Для композиций с 7 ат. %, 25,3 ат. % и 48 ат. % Мп значения TN составили 394оС, 495оС и 520оС соответственно [11, 12]. Схожие величины получили Сэйдзиро Маки и Кенго Адачи из температурных зависимостей магнитной восприимчивости [13], а также Гернот Хауш, Масаюки Шига и Едзи Накамура из температурных зависимостей коэффициента теплового расширения [14].

В тонкопленочном состоянии свойства сплава Сг-Мп исследовали Фенга и Чои [15], которые показали, что антиферромагнитное упорядочение в системе Сг-Мп наблюдается в области концентраций элементов от чистого хрома до эквиатомного состава. При этом в сплаве сохраняется кристаллическая структура, характерная а-Сг. Данные по композитам ферро-/антиферромагнетик, в которых закрепляющим слоем выступает Сг-Мп, весьма скудны. В частности, некоторые данные об эффекте обменного смещения в композитах Сг45Мп55/Со приведены в работе Фуока с соавторами [16]. В ней подчёркивается существенное влияние эффекта «тренировки» на магнитный гистерезис образцов и предлагается модель двух механизмов межслойного взаимодействия. Си и Байн с соавторами [11, 12] изучали композиты М^е^/Сг^Мп^ и пришли к выводу, что термообработка способствует увеличению поля обменного смещения и коэрцитивной силы, причиной этого является диффузия атомов Мп в ферромагнитный слой, приводящая к образованию антиферромагнитной фазы NiFeMn, и усилению шероховатости границы раздела.

Представленные выше данные показывают, что сплавы Сг^п являются интересной магнитной системой, проявляющей антиферромагнетизм в широкой области составов и при температурах, значительно превышающих комнатную температуру. Тем не менее данные по свойствам этой системы в плёночном состоянии, а также в составе композитов с обменным смещением весьма ограничены.

Цель и задачи исследования

Целью исследования является установление условий реализации и аттестация высокотемпературного антиферромагнетизма в сплаве Сг^п в тонкоплёночном состоянии и эффекта обменного смещения в слоистых композитах на его основе, а также физическая интерпретация установленных закономерностей и формирование целостной композиционно-структурной картины магнитного гистерезиса исследуемого класса объектов.

Для достижения представленной цели были поставлены следующие

задачи:

1. Синтез и первичная композиционно-структурная аттестация плёнок и плёночных композитов на основе сплава Сг^п, включая варьирование его состава, в том числе, с использованием легирования Pt, Си, W, и толщины, а также состава и толщины прилегающих магнитных и немагнитных слоёв.

2. Исследование влияния состава и толщины слоёв бинарного сплава Сг^п на микроструктуру и гистерезисные свойства композитов типа (Сг-Mn)/Fe, полученных на подложки с различными буферными слоями.

3. Исследование влияния температуры и условий термомагнитной обработки на гистерезисные свойства композитов типа (Cr-Mn)/Fe20Ni80.

4. Исследование особенностей эффекта обменного смещения в композитах типа (Сг^^/Р с ферромагнитными слоями F = Fe, Fe20Ni80, FeloCo9o, Рe6oCo2oB2o.

5. Исследование влияния легирования слоя Сг-Мп металлами М=Р1, Си, W на его микроструктуру, магнитную анизотропию и гистерезисные свойства композитов типа (Сг-Мп-М)/Ре20М80.

6. Обобщение полученных закономерностей в форме физической модели, описывающей особенности реализации эффекта обменного смещения в плёночных композитах на основе антиферромагнетика Сг-Мп.

Научная новизна результатов

Дано систематическое количественное описание структурного состояния и магнитных гистерезисных свойств плёнок и плёночных композитов на основе сплава Сг-Мп. В том числе, получены данные, характеризующие магнитную анизотропию плёнок бинарного сплава и сплавов, легированных Р^ Си, W, а также показано, что наличие кристаллической текстуры в антиферромагнитном слое не является критическим условием для реализации эффекта обменного смещения в исследуемых композитах.

Экспериментально установлено, что композитам, содержащим легированные антиферромагнитные слои Сг-Мп, присуще специфическое немонотонное изменение поля обменного смещения с температурой, характеризующееся наличием локального минимума около температуры 150 К, которое, вероятно, связано с магнитной неоднофазностью межслойного интерфейса и которое эффективно повышает температурную стабильность параметров эффекта обменного смещения.

Теоретическая и практическая значимость

Результаты данного исследования в форме закономерностей формирования микроструктуры и гистерезисных свойств плёнок и плёночных композитов, содержащих слои высокотемпературного антиферромагнетика Сг-Мп, углубляют знания о природе и механизмах образования

макроскопического магнетизма в гетерогенных нанокристаллических средах на основе 3ё-металлов.

Полученные в работе систематические данные по магнетизму плёнок Сг^п и гистерезисным свойствам композитов на их основе представляют интерес для оценки потенциала их использования в качестве функциональной среды в устройствах магнитной сенсорики и спинтроники. В том числе заслуживает внимания композиты с легированными антиферромагнитными слоями, отличающиеся относительно высокой температурной стабильностью поля обменного смещения.

Объект и предмет исследования

Объектами исследования являлись тонкие нанокристаллические плёнки сплава Сг^п и плёночные композиты на его основе. Предмет исследования состоял в количественном описании и физической интерпретации закономерностей формирования структурных и гистерезисных свойств, в частности эффекта обменного смещения в пленочных композитах Сг^и/ферромагнетик в условиях варьирования различных структурно-композиционных параметров и температуры.

Методология и методы исследования

Исследовавшиеся пленочные структуры были получены методом магнетронного распыления однокомпонентных и сплавных мишеней на стеклянные подложки. Все полученные пленки аттестовывались по составу -методом рентгеновского флуоресцентного анализа, по структуре - методом рентгеновской дифракции, по магнитным свойствам - методами магнитооптической и индукционной магнитометрии. Толщина пленок определялась с помощью стилусного профилометра. Исследование температурных зависимостей магнитных свойств осуществлялось с помощью вибрационного магнитометра и магнитоизмерительного комплекса PPMS DynaCool 9Т. Для анализа микроструктуры и рельефа поверхности

использовались методы просвечивающей электронной микроскопии и атомно-силовой микроскопии.

Положения, выносимые на защиту

1. Сплав Сг-Мп в плёночном нанокристаллическом состоянии является низкоанизотропным антиферромагнетиком, температура Нееля которого превышает комнатную температуру в диапазоне концентраций марганца от 20 до 40 ат. %.

2. Микроструктура пленок Сг-Мп имеет признаки бимодального распределения по размерам кристаллитов и включает относительно крупные зёрна, определяющие гистерезисные свойства композитов на основе данного антиферромагнетика в интервале температур 200^550 К, и, вероятно, ультрадисперсную фазу, ответственную за низкотемпературный магнетизм композитов.

3. На основе сплава Сг-Мп, в том числе, с использованием легирования, можно формировать тонкопленочные композиты, демонстрирующие эффект обменного смещения, параметры которого контролируются методами структурно-композиционного дизайна, и которые имеют определённый потенциал практического применения.

Степень достоверности полученных результатов

Представленные в работе результаты исследования получены на плёночных объектах, прошедших разностороннюю композиционно -структурную аттестацию с использованием современного прецизионного измерительного оборудования. При этом использовались проверочные и взаимодополняющие эксперименты, выполненные с привлечением альтернативных методик. Сформулированные обобщения имеют внутреннюю непротиворечивость и согласуются с имеющимися литературными данными.

Апробация полученных результатов

Результаты исследования были представлены в форме научных докладов на 17 российских и международных конференциях:

• IX, XI Международная молодежная научная конференция. Физика. Технологии. Инновации. ФТИ-2022, ФТИ-2024 (г. Екатеринбург, Россия, 2022 г., 2024 г.)

• Международная научная конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов». Ломоносов-2022, Ломоносов-2023, Ломоносов-2024 (г. Москва, Россия, 2022 г., 2023 г., 2024 г.)

• VIII International Euro-Asian Symposium «Trends in MAGnetism». EASTMAG-2022 (г. Казань, Россия, 2022 г.)

• IEEE Around-the-Clock Around-the-Globe Magnetic Conference. (Online, 2022 г., 2023 г., 2024 г.)

• XXII, XXIII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М. И. Куркина. СПФКС-22, СПФКС-23 (г. Екатеринбург, Россия, 2022 г., 2023 г.)

• XXVII, XXVIII, XXIX международный симпозиум "Нанофизика и наноэлектроника" (г. Нижний Новгород, Россия, 2023 г., 2024 г., 2025 г.)

• 9-я Байкальская международная конференция «Магнитные материалы. Новые технологии». BICMM-2023 (г. Байкальск, Россия, 2023 г.)

• Конференция по использованию рассеяния нейтронов в исследовании конденсированных сред. РНИКС-2023 (г. Екатеринбург, Россия, 2023 г.)

• XXXIV Российская молодёжная научная конференция с международным участием «Проблемы теоретической и экспериментальной химии» (г. Екатеринбург, Россия, 2024 г.)

Публикации по диссертации

По теме диссертации опубликовано 5 научных статей в рецензируемых российских и зарубежных научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ и индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus. Опубликовано 20 тезисов всероссийских и зарубежных международных конференций.

Личный вклад автора

Автором диссертации совместно с научным руководителем д.ф.-м.н., профессором В. О. Васьковским была определена тема диссертации, выбрано направление исследования, сформулированы цель диссертации и задачи, требующие решения для её достижения. Эксперименты, результаты которых приведены в диссертации, анализ и интерпретация полученных данных проведены либо автором лично, либо при его непосредственном участии. Автор также принимал непосредственное участие в анализе полученных результатов, написании и доработке научных статей и тезисов докладов по теме диссертации.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных обозначений и сокращений, списков литературы и публикаций по теме диссертации и содержит 145 страниц, 51 рисунок и 6 таблиц. Список литературы насчитывает 129 наименований.

1 Обзор литературы

1.1 Феномен антиферромагнетизма и антиферромагнитные вещества на основе 3d-металлов

Ферромагнитные вещества известны человечеству более двух тысяч лет после открытия веществ - естественных источников магнитного поля, таких как Бе304 [17]. С течением времени и развитием научной мысли стало возможным создание искусственных ферромагнитных материалов и модификация их свойств как экспериментально, так и с привлечением теоретических методов. В теории ферромагнетизма Гейзенберга, созданной в 1928 году, при описании магнитного упорядочения возникает вопрос о знаке обменного интеграла между двумя волновыми функциями соседних ионов [18]. Согласно модели для существования ферромагнитного упорядочения, необходимо, чтобы этот интеграл был положительным, что справедливо в случае 3ё металлов: железа, кобальта и никеля. Однако, для переходных металлов от скандия до марганца, знак обменного интеграла является отрицательным, что говорит о существовании спинового момента электрона на атомах, связанного антипараллельно с моментом электронов на соседних атомах, то есть об антиферромагнетизме. Антиферромагнетизм был также обнаружен при экспериментальном изучении ряда окисных соединений, в частности, МпО [19].

Феноменологическая теория антиферромагнетизма был построена Луи Неелем в 1933 году [20]. Она исходит из предположения, что в твёрдом теле возможен такой магнитный порядок, который не приводит к наличию спонтанной намагниченности. В простейшем случае он может быть представлен как суперпозиция двух одинаковых ферромагнитных систем с взаимно противоположной ориентацией результирующих магнитных моментов (см. рисунок 1.1).

А * >А?1

М2

А - > - - ^ - >

В

Рисунок 1.1 - Схематическая иллюстрация антиферромагнитного упорядочения

Как и в случае ферромагнетизма, такое упорядочение разрушается с увеличением температуры, но параметр (0) в законе Кюри-Вейса, описывающего парамагнитную восприимчивость, имеет отрицательный знак:

с

Х= т-5 , (И)

где х - восприимчивость, С - является константой, а Т - это температура.

Неелем было определено, что существует некая конечная температура, при которой нарушается антипараллельное упорядочение. Позднее эта температура получила свое название - температура Нееля Тм (точка Нееля) [21]. Для количественного описания антиферромагнетизма Неель использовал представление о магнитной структуре кубических оксидов, рассматриваемой как две вставленные друг в друга подрешетки. Внутри каждой из них атомные магнитные моменты сонаправлены, а между подрешётками -противонаправлены. То есть компенсация моментов происходит вдоль кристаллографических плоскостей таким образом, что внутри данной плоскости упорядочение носит ферромагнитный характер, спины на соседних плоскостях упорядочены в противоположном направлении, тем самым, суммарный магнитный момент такой системы равен нулю [22]. Феноменологически такой магнитный порядок описывается на языке подрешёточных намагниченностей М^ М2 и их линейной комбинации, называемой вектором антиферромагнетизма, или вектором Нееля Ь = М1 — Щ [23].

Характерной особенностью антиферромагнетиков является температурный ход магнитной восприимчивости вблизи Тм. На рисунке 1.2 представлены зависимости магнитной восприимчивости и обратной восприимчивости от температуры, являющиеся классической иллюстрацией особенностей свойств антиферромагнитного вещества [24].

Рисунок 1.2 - Температурные зависимости восприимчивости и обратной восприимчивости в антиферромагнетике [24]

В области от 0 до критической температуры Тм обратная восприимчивость монотонно возрастает, и магнитный момент на атомах имеет антипараллельное упорядочение, при температуре свыше Тм обратная восприимчивость изменяется линейно с температурой (соблюдается закон Кюри-Вейса), магнитное упорядочение на атомах пропадает, и материал переходит в парамагнитное состояние.

Значительный вклад в теорию антиферромагнетизма внес Ландау [25], который из термодинамических соображений смог объяснить возрастание восприимчивости при приближении к точке Нееля и ее сильную анизотропию, то есть различие между температурными зависимостями начальной магнитной восприимчивости х и измеренными вдоль и перпендикулярно вектору антиферромагнетизма, соответственно. Как показывает теория, величина хд. во всей области магнитного упорядочения постоянна, а х изменяется немонотонно с максимумом при Т = Тм. При достижении температуры Нееля

восприимчивость имеет конечное значение, и ее анизотропия пропадает. Такой результат расчетов хорошо согласовывался с экспериментом для дихлоридов переходных металлов [22].

Схожий результат был получен Ван-Флеком методом молекулярного поля Вейсса [26], заключающимся в том, что каждый магнитный момент ионов рассматривается как находящийся в неком эффективном поле, представляющем собой результирующие действие обменных сил со стороны всех окружающих магнитных ионов. Упорядоченность магнитных моментов в подрешетках по мере увеличения температуры нарушается, что описывается функцией Бриллюэна. Разложение в ряд вблизи точки Нееля не даёт температурной зависимости для хл, но приводит к её наличию для х|. Расчет Ван-Флека методом молекулярного поля позволил понять основные явления антиферромагнетизма, однако показывает неточность количественных выводов, получаемых этим методом. Последующие попытки уточнения феноменологического подхода также не дали заметного прогресса в количественном описании антиферромагнетизма, что указывает на необходимость квантовомеханического изучения антиферромагнетизма, причём с учётом магнитной анизотропии [27-30].

На микроскопическом уровне антиферромагнитное упорядочение в рамках модели локализованного магнетизма может характеризоваться наличием ненулевых магнитных моментов у каждого атома и их пространственной ориентацией. Внутри элементарной ячейки полный момент и, соответственно, спонтанная намагниченность равны нулю (или в особых случаях так называемого слабого ферромагнетизма спонтанная намагниченность намного меньше, чем намагниченность каждой подрешетки). Относительное положение и ориентация локальных моментов могут быть самыми разнообразными: от простого чередования противоположно направленных векторов до сложных неколлинеарных многорешеточных структур и спиралей [18-19, 22].

Прямым методом определения расположения локальных магнитных моментов в кристалле является дифракция нейтронов, которые рассеиваются не только на ядрах, но и на магнитных моментах атомов. Были проведены исследования магнитной структуры в кристаллах различных оксидов 3ё-переходных металлах: Шимомура в N10 [31], Гринвальд в Сг20 [32], Шуллом, Штраузером и Волланом в Бе203 [33]. Шулл с соавторами в своих работах изучали структуры МпО, БеО, СоО, N10, МдБ и МпБе и установили, что магнитные атомы на каждой плоскости (111) имеют одинаковое направление, которое изменяется по мере перехода в соседнюю плоскость. В работе [34] на примере окислов МпО, БеО, N10, имеющих кубическую симметрию выше температуры Нееля, было установлено, что при охлаждении симметрия решетки изменяется и переходит в ромбоэдрическую, в случае СоО кубическая симметрия изменяется на тетрагональную при понижении температуры. Кроме того, авторами на примере кристалла СгёЬ было продемонстрировано измерение линейных размеров образца с изменением температуры. Ниже температуры Нееля кристалл сжимался вдоль одной оси и расширялся вдоль другой, то есть наблюдалась анизотропия теплового расширения. Из этого следует, что для антиферромагнетиков вблизи температуры перехода в упорядоченное состояние, анизотропия может играть более важную роль, чем в ферромагнетиках.

Ряд переходных металлов также был исследован Шуллом и Уилкинсоном [35]. В V, Мо и W не наблюдалось измеримых линий магнитного рассеяния, в Сг и а-Мп было определено антиферромагнитное упорядочение с различной функцией Бриллюэна и атомным магнитным моментом 0,4 цВ и 0,5 цВ, соответственно, что было на порядок меньше ожидаемого значения. Неель [36] указывает на возможную динамическую природу указанного расхождения, отражающую соотношение времён стабилизации магнитного момента на атомах Сг и прохождения нейтронов. Теоретическая зонная трактовка антиферромагнетизма или коллективизированного электронного антиферромагнетизма, разработанная

Мацубарой [37] и Лидиардом [38], предсказывает малый эффективный момент на атомах и тем самым согласуется с экспериментом. В то же время, Андерсон [39] утверждал, что теория такого типа неуместна в случае, когда форм-фактор рассеяния наблюдается выше точки Нееля, как в случае с Мп.

В некоторых антиферромагнитных металлах, особенно в хроме, антиферромагнитное упорядочение может быть связано с образованием электронами проводимости волны спиновой плотности, длина которой может быть и несоизмерима с постоянной ОЦК решетки [40]. Волновой вектор такой структуры направлен вдоль одной из осей типа (100), и при температуре выше температуры Нееля спиновые флуктуации почти полностью делокализованы.

Волной спиновой плотности можно считать периодические модуляции локального магнитного момента в проводящем твердом теле, возникающие в результате взаимодействия между электронами и приводящие к спонтанному нарушению трансляционной симметрии решетки. При этом соотношение периода модуляции спиновой плотности и периода кристаллической решетки может быть различным. Соизмеримая фаза характеризуется тем, что период модуляции спиновой плотности соизмерим с периодом кристаллической решетки, то есть период модуляции является целым кратным (или его обратным) периода решетки. Такая фаза считается более стабильной из-за лучшего соответствия решетке кристалла. Напротив, несоизмеримая фаза менее стабильна и характеризуется периодом модуляции спиновой плотности, несоизмеримой с периодом кристаллической решетки.

В теории волн спиновой плотности интерпретация магнитных свойств хрома и сплавов на его основе во многом демонстрирует хорошее качественное и даже полуколичественное, в ряде случаев, совпадение с экспериментом и базируется на модели «экситонного диэлектрика», предложенной Келдышем и Копаевым [41] и развитой в работах [42-44]. В частности, расчет зонной структуры чистого хрома в соизмеримом антиферромагнитном состоянии, выполненный Асано и Ямашиты [45], а также Шибатани [46], часто используется при интерпретации результатов в

работах по системам хромовых сплавов. Улучшенная модель должна учитывать различную валентность атомов растворенного вещества и растворителя, а также рассеяние на немагнитных примесях в случае сплавов, которое разбиралось в работах Зиттарца и Копаева [47-49]. Учет рассеяния на фононах может приводить к значительным изменениям температуры Нееля в рассматриваемых системах. Такую попытку учета предпринимали в своих работах Фентон и Ливенс [50].

В модельном представлении хромовые сплавы можно условно разделить на две группы: элементы-примеси, расположенные слева и справа от хрома в периодической системе Менделеева [51-52, 40]. В последнем случае повышение электронной концентрации с ростом содержания примеси приводит к увеличению химического потенциала, выравнивается объем электронной и дырочной поверхности Ферми, что приводит к возрастанию волнового вектора. При некоторой концентрации примеси возникает совершенная антиферромагнитная структура. Например, в сплаве Сг-Яе [53] в диапазоне до 0,8 ат. % рения, волновой вектор Р возрастает с температурой до некого критического значения, при котором скачкообразно изменяется в значении. Это сопровождается переходом между соизмеримой и несоизмеримой фазами. То есть высокотемпературная фаза, возникающая из парамагнитного состояния, будет соизмеримой, а низкотемпературная является несоизмеримой. Для чистого хрома характерен переход парамагнитная - несоизмеримая фазы, в таком случае фазовая диаграмма для хромовых сплавов будет иметь трикритичную точку в разных концентрациях примеси (см. рисунок 1.3).

к

400 300 200

Ми / —-( С Ке Р С° Р N1 Р

I

1 1 1 (\С 1 1 1 1 |\ 1 ------

0,2 0,4 0 2 4 0 1,0 0 Ат. %

400 300 200

400 300 200 100

Тс Ил с _р/ с Rd Р

I I

I ■ III

ОД 0 0,2 0 0,4 0,8 Ат. %

Ке Os -- 1г

Р / -\ С I 1 1 1 С I ' I

I I 1 1 1

О 0,4 0 0,2 0,4 0 0,1 0,3 0 0,4 Ат. %

Рисунок 1.3 - Фазовые диаграммы сплавов хрома с переходными металлами [56]

Согласно представленной модели, немагнитные металлы с большей валентностью, чем у хрома, реализуют соизмеримую антиферромагнитную фазу и имеют трикритичную точку при концентрациях примеси до 1 ат. %. Металлы с меньшей валентностью, чем у хрома, характеризуются наличием только несоизмеримой фазы, температура Нееля которой быстро падает с ростом концентрации. Аналогичный результат наблюдается и для сплавов Сг-Мо, Сг^, скорость уменьшения ТN которых обусловлена исключительно эффектами рассеяния [51].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Фещенко Анастасия Александровна, 2025 год

Список литературы

1. Nishioka K. et al. Grain size effect on ferro-antiferromagnetic coupling of NiFe/FeMn systems //Journal of applied physics. - 1996. - Т. 80. - №. 8. - С. 4528-4533.

2. Nishioka K. et al. Thickness effect on ferro/antiferromagnetic coupling of Co/CrMnPt systems //Journal of applied physics. - 1998. - Т. 83. - №. 6. - С. 3233-3238.

3. O'grady K., Fernandez-Outon L. E., Vallejo-Fernandez G. A new paradigm for exchange bias in polycrystalline thin films //Journal of Magnetism and Magnetic materials. - 2010. - Т. 322. - №. 8. - С. 883-899.

4. Yan H. et al. A piezoelectric, strain-controlled antiferromagnetic memory insensitive to magnetic fields //Nature nanotechnology. - 2019. - Т. 14. -№. 2. - С. 131-136.

5. Anderson G. W., Huai Y., Pakala M. Spin-valve thermal stability: The effect of different antiferromagnets //Journal of applied physics. - 2000. - Т. 87. -№. 9. - С. 5726-5728.

6. Shirazi P. et al. Stress-induced Neel vector reorientation in y-FeMn antiferromagnetic thin films //Applied Physics Letters. - 2022. - Т. 120. - №. 20.

7. Panigrahi B. et al. NiFe/FeMn exchange biased systems for bias-field-free magnetization dynamics //Thin Solid Films. - 2023. - Т. 779. - С. 139923.

8. Moskalev M. E. et al. In situ observation of the structural transformations behind the emergence and disappearance of exchange bias in polycrystalline Ni-Mn/Fe20Ni80 films //Journal of Alloys and Compounds. - 2025.

- Т. 1010. - С. 177376.

9. Okazaki T., Sawaguchi K., Homma M. Soft magnetic properties in nano-scale inhomogeneous Ni3Mn alloys //Materials Transactions, JIM. - 2000. -Т. 41. - №. 9. - С. 1150-1153.

10. Kasper J. S., Waterstrat R. M. Antiferromagnetism in the Body-Centered Cubic Mn-Cr Solid Solution //Physical Review. - 1958. - Т. 109. - №. 5.

- С. 1551.

11. Xi H. et al. Annealing effect on exchange bias in Ni/sub 81/Fe/sub 19//Cr/sub 50/Mn/sub 50/bilayers //IEEE transactions on magnetics. - 2000. - Т. 36. - №. 5. - С. 2644-2646.

12. Xi H. et al. Annealing effect on exchange bias in NeFe/CrMn bilayers //2000 IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG). - IEEE, 2000. -С. 290-290.

13. Maki S., Adachi K. Antiferromagnetism and weak ferromagnetism of disordered bcc Cr-Mn alloys //Journal of the Physical Society of Japan. - 1979. - Т. 46. - №. 4. - С. 1131-1137.

14. Hausch G., Shiga M., Nakamura Y. Spontaneous Volume Magnetostriction of Antiferromagnetic Cr-Mn Alloys //Journal of the Physical Society of Japan. - 1976. - Т. 40. - №. 3. - С. 903-904.

15. Feng W. et al. Structural and magnetic phase diagrams of epitaxial Cr-Mn alloy thin films //Journal of Applied Physics. - 2010. - Т. 108. - №. 7. - С. 073915.

16. Phuoc N. N. et al. Coexistence of positive and negative exchange bias in CrMn/Co bilayers //Journal of magnetism and magnetic materials. - 2006. - Т. 298. - №. 1. - С. 43-47.

17. Вонсовский С. В. Магнетизм / Вонсовский С. В. - Москва: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, проблемы науки и технического прогресса, 1984. 208 с.

18. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные свойства вещества. Пер. с японского / Редакция литературы по физике - Москва: Мир, 1983. 304 с.

19. Боровик Е. С., Еременко В. В., Мильнер А. С. Лекции по магнетизму. - 3-е изд., перераб. И доп. / Москва: Физматлит, 2005. 512 с.

20. Neel L. Magnetism and the local molecular field //Nobel Lectures Physics 1963-1970. - 1972.

21. Neel L. Some theoretical aspects of rock-magnetism //Advances in physics. - 1955. - Т. 4. - №. 14. - С. 191-243.

22. Nagamiya T., Yosida K., Kubo R. Antiferromagnetism //Advances in Physics. - 1955. - Т. 4. - №. 13. - С. 1-112.

23. Gomonay E. V., Loktev V. M. Spintronics of antiferromagnetic systems //Low Temperature Physics. - 2014. - Т. 40. - №. 1. - С. 17-35.

24. Blachowicz T., Ehrmann A. Exchange bias in thin films—An update //Coatings. - 2021. - Т. 11. - №. 2. - С. 122.

25. Landau L. D. A possible explanation of the field dependence of the susceptibility at low temperatures //Phys. Z. Sowjet. - 1933. - Т. 4. - С. 675.

26. Van Vleck J. H. On the theory of antiferromagnetism //The Journal of Chemical Physics. - 1941. - Т. 9. - №. 1. - С. 85-90.

27. Боголюбов, Н. Н. К теории поляризации электронов в металлах / Н. Н. Боголюбов, С. В. Тябликов // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 1949. - Т. 19. - С. 256-268.

28. Тябликов, С. В. К теории ферромагнетизма при низких температурах / С. В. Тябликов // Физика металлов и металловедение. - 1956. -Т. 2. - С. 193-202.

29. Аматуни, А. Ц. Замечание к теории диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков / А. Ц. Аматуни // Физика металлов и металловедение. - 1956. - Т. 3. - С. 409-412.

30. Власов, К. Б. Упругие волны в ферромагнетиках / К. Б. Власов // Известия Академии наук СССР. Серия физическая. - 1954. - Т. 18. - С. 339348.

31. Shimomura, Y. On the Magnetic Anisotropy of Nickel Oxide / Y. Shimomura // Journal of the Physical Society of Japan. - 1953. - Vol. 8, No. 6. - P. 757-761.

32. Greenwald, S. Antiferromagnetism in Cr2O3 / S. Greenwald, J.S. Smart, J.H. Callen // Physical Review. - 1953. - Vol. 92, No. 5. - P. 1057-1060

33. Shull, C.G. Neutron Diffraction by Paramagnetic and Antiferromagnetic Substances / C.G. Shull, W.A. Strauser, E.O. Wollan // Physical Review. - 1951. - Vol. 83, No. 2. - P. 333-340

34. Томбс Н.С., Руксби Х. П. Структура монооксидов некоторых переходных элементов при низких температурах //Природа. - 1950. - Т. 165. -С. 442-443.

35. Shull, C. G. Neutron Diffraction Studies of the Magnetic Structures of Transition Elements / C. G. Shull, M. K. Wilkinson // Review of Modern Physics. -1953. - Vol. 25, No. 1. - P. 100-107.

36. Néel L. Propriétés magnétiques du manganèse et du chrome en solution solide étendue //Journal de Physique et le Radium. - 1932. - Т. 3. - №. 4. - С. 160171.

37. Matsubara, T. A Note on the Theory of Antiferromagnetism / T. Matsubara // Progress of Theoretical Physics. - 1953. - Vol. 8, No. 4. - P. 351-360.

38. Lidiard A. B. Antiferromagnetism in Metals //Proceedings of the Physical Society. Section A. - 1953. - Т. 66. - №. 12. - С. 1188.

39. Anderson, P.W. An Approximate Quantum Theory of the Antiferromagnetic Ground State // Physical Review. - 1952. - Vol. 86, No. 5. - P. 694-701

40. Fawcett E. Spin-density-wave antiferromagnetism in chromium //Reviews of Modern Physics. - 1988. - Т. 60. - №. 1. - С. 209.

41. Келдыш, Л. В. К теории экситонного диэлектрика / Л. В. Келдыш, Ю. В. Копаев // Физика твердого тела. - 1964. - Т. 6. - С. 2791-2802.

42. Копаев, Ю. В. Некоторые вопросы сверхпроводимости: Труды Физического института им. П.Н. Лебедева АН СССР. - 1975. - Т. 86. - С. 399.

43. Rice T. M. Band-structure effects in itinerant antiferromagnetism //Physical Review B. - 1970. - Т. 2. - №. 9. - С. 3619.

44. Копаев, Ю. В. Физика твердого тела. - 1970. - Т. 12. - С. 3-8

45. Yamashita N., Asano S. Cathodoluminescence du Cd (S: Se) en Poudre //Japanese Journal of Applied Physics. - 1967. - Т. 6. - №. 12. - С. 1463.

46. Shibatani A., Motizuki K., Nagamiya T. Spin density wave in chromium and its alloys //Physical Review. - 1969. - Т. 177. - №. 2. - С. 984.

47. Zittartz J. Theory of the excitonic insulator in the presence of normal impurities //Physical Review. - 1967. - Т. 164. - №. 2. - С. 575.

48. Everts H. U., Zittartz J. Impurity states in the excitonic phase //Journal of Low Temperature Physics. - 1973. - Т. 11. - С. 349-361.

49. До Чан Кат, К теории коллективных возбуждений в полупроводниках с кулоновским взаимодействием / До Чан Кат, Ю. В. Копаев, Р. Х. Тимеров // Физика твердого тела. - 1973. - Т. 15, № 2. - С. 537-543.

50. Fenton E. W., Leavens C. R. The spin density wave in chromium //Journal of Physics F: Metal Physics. - 1980. - Т. 10. - №. 8. - С. 1853.

51. Бутыленко А. К., Невдача В. В. Тройные точки на диаграммах состояния магнитных превращений в системах хрома с d-переходными элементами //Докл. АН УССР. Сер. А. - 1980. - №. 5. - С. 67-70.

52. Geerken B. M. et al. On the first-order incommensurate-commensurate phase transition of CrMn single crystals //Journal of Physics F: Metal Physics. -1982. - Т. 12. - №. 8. - С. 1603.

53. Lebech B., Mikke K. Neutron diffraction studies of dilute Cr-Re single crystal alloys //Journal of Physics and Chemistry of Solids. - 1972. - Т. 33. - №. 79. - С. 1651-1663.

54. De Vries G. The transition in chromium and in some alloys of chromium with small amounts of other transition elements //Journal de Physique et le Radium. - 1959. - Т. 20. - №. 2-3. - С. 438-439.

55. Бутыленко А. К., Гриднев В. Н. Электрические свойства и объемные эффекты в области температуры Нееля в сплавах хрома с переходными металлами //Вопросы физики металлов и металловедения. Киев: Наук, думка. - 1964.

56. Куликов Н. И., Тугушев В. В. Волны спиновой плотности и зонный антиферромагнетизм в металлах //Успехи физических наук. - 1984. - Т. 144. -№. 12. - С. 643-680.

57. Takahashi J. et al. Lattice location of Si and Al dissolved in Cr by proton channeling and induced x-ray emission //Journal of the Physical Society of Japan. -1980. - Т. 49. - №. 4. - С. 1480-1485.

58. Chiu C. H., Jericho M. H., March R. H. Magnetic Susceptibility and Electrical Resistivity of Dilute Chromium-Titanium Alloys //Canadian Journal of Physics. - 1971. - Т. 49. - №. 23. - С. 3010-3023.

59. Arajs S. Electrical resistivity of binary chromium alloys with vanadium, niobium, and tantalum //Canadian Journal of Physics. - 1969. - Т. 47. - №. 9. - С. 1005-1010.

60. Heiniger F., Bucher E., Muller J. The effect of antiferromagnetism on the density of states of chromium and its alloys //Physics Letters. - 1965. - Т. 19. -№. 3. - С. 163-165.

61. Arajs S. Electrical Resistivity and Antiferromagnetism in Binary Chromium Alloys with Molybdenum and Tungsten //Journal of Applied Physics. -1968. - Т. 39. - №. 2. - С. 673-674.

62. Schroeder K., Tomaschke H. Absolute thermoelectric power of Cr--Mo alloys between 100 and 600 sup 0 K. - Syracuse Univ., NY, 1968.

63. Nakanishi K., Kasuya T. Effect of magnetic impurities on itinerant antiferromagnetism //Journal of the Physical Society of Japan. - 1977. - Т. 42. - №. 3. - С. 833-844.

64. Iida S., Kawarazaki S., Kunitomi N. Neutron diffraction study of chromium-germanium alloys //Journal of the Physical Society of Japan. - 1981. - Т. 50. - №. 11. - С. 3612-3619.

65. Fawcett E. Spin-density-wave antiferromagnetism in chromium //Reviews of Modern Physics. - 1988. - Т. 60. - №. 1. - С. 209.

66. Meiklejohn W. H., Bean C. P. New magnetic anisotropy //Physical review. - 1956. - Т. 102. - №. 5. - С. 1413.

67. Zabel H., Bader S. D. (ed.). Magnetic Heterostructures: Advances and Perspectives in Spinstructures and Spintransport. - 2007.

68. O'Grady K. et al. Anisotropy in antiferromagnets //Journal of Applied Physics. - 2020. - T. 128. - №. 4. - C. 040901

69. Meiklejohn W. H. Exchange anisotropy—A review //Journal of Applied Physics. - 1962. - T. 33. - №. 3. - C. 1328-1335.

70. Néel L. Étude théorique du couplage ferro-antiferromagnétique dans les couches minces //Annales de Physique. - 1967. - T. 14. - №. 2. - C. 61-80.

71. Fulcomer E., Charap S. H. Temperature and frequency dependence of exchange anisotropy effects in oxidized NiFe films //Journal of applied physics. -1972. - T. 43. - №. 10. - C. 4184-4190

72. Fulcomer E., Charap S. H. Thermal fluctuation aftereffect model for some systems with ferromagnetic-antiferromagnetic coupling //Journal of Applied Physics. - 1972. - T. 43. - №. 10. - C. 4190-4199.

73. Stoner E. C., Wohlfarth E. P. A mechanism of magnetic hysteresis in heterogeneous alloys //Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. - 1948. - T. 240. - №. 826. - C. 599642.

74. Mauri D. et al. Simple model for thin ferromagnetic films exchange coupled to an antiferromagnetic substrate //Journal of Applied Physics. - 1987. - T. 62. - №. 7. - C. 3047-3049.

75. Malozemoff A. P. Random-field model of exchange anisotropy at rough ferromagnetic-antiferromagnetic interfaces //Physical review B. - 1987. - T. 35. -№. 7. - C. 3679.

76. Schulthess T. C., Butler W. H. First-principles exchange interactions between ferromagnetic and antiferromagnetic films: Co on NiMn, a case study //Journal of applied physics. - 1998. - T. 83. - №. 11. - C. 7225-7227

77. Schulthess T. C., Butler W. H. Coupling mechanisms in exchange biased films //Journal of Applied Physics. - 1999. - T. 85. - №. 8. - C. 5510-5515.

78. Kanso H. et al. Influence of finite-size and edge effects on the exchange-bias properties of ferromagnetic/antiferromagnetic nanodots: Granular Monte Carlo investigation //Physical Review B. - 2019. - Т. 99. - №. 5. - С. 054410.

79. Xi H. Theoretical study of the blocking temperature in polycrystalline exchange biased bilayers //Journal of magnetism and magnetic materials. - 2005. -Т. 288. - С. 66-73.

80. Xiong, D., Jiang, Y., Shi, K., Du, A., Yao, Y., Guo, Z., ... & Zhao, W. (2022). Antiferromagnetic spintronics: An overview and outlook. Fundamental Research, 2(4), 522-534.2. Gomonay E. V., Loktev V. M. Spintronics of antiferromagnetic systems // Low Temperature Physics. 2014. V. 40. №. 1. P. 1735.

81. Stamps, R. L. (2000). Mechanisms for exchange bias. Journal of Physics D: Applied Physics, 33(23), R247.

82. Васьковский В. О. и др. Влияние температуры на характеристики перемагничивания ферромагнитных слоев 3d-металлов в составе обменно-связанных структур на основе FeMn //Физика металлов и металловедение. -2015. - Т. 116. - №. 12. - С. 1235-1235.

83. Kasper J. S., Kouvel J. S. The antiferromagnetic structure of NiMn //Journal of Physics and Chemistry of Solids. - 1959. - Т. 11. - №. 3-4. - С. 231238

84. Venkatraman M., Neumann J. P. The Cr- Mn (chromium-manganese) system //Bulletin of Alloy Phase Diagrams. - 1986. - Т. 7. - №. 5. - С. 457-462.

85. Pearson W. B., Hume-Rothery W. The constitution of chromium-manganese alloys below 1000 C //J. Inst. Met. - 1952. - Т. 81. - №. 53. - С. 311314.

86. Hamaguchi Y., Kunitomi N. Antiferromagnetism in disordered BCC Cr-Mn Alloys //Journal of the Physical Society of Japan. - 1964. - Т. 19. - №. 10. - С. 1849-1856.

87. Kouvel J. S., Kasper J. S. Long-range antiferromagnetism in disordered Fe-Ni-Mn alloys //Journal of Physics and Chemistry of Solids. - 1963. - T. 24. - №2. 4. - C. 529-536.

88. Sousa J. B. et al. Critical behaviour of the electrical resistivity near the Neel point in antiferromagnetic Cr-Mn alloys //Journal of Physics F: Metal Physics.

- 1975. - T. 5. - №. 9. - C. L155.

89. Maki S., Adachi K. Antiferromagnetism and weak ferromagnetism of disordered bcc Cr-Mn alloys //Journal of the Physical Society of Japan. - 1979. - T. 46. - №. 4. - C. 1131-1137.

90. Ausloos M. Note on measurements of the electrical resistivity of Cr-Mn alloys //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 1977. - T. 5. - №. 2. - C. 156-160.

91. Brown P. J. et al. Some observations on the higher temperature antiferromagnetic phase of chromium //Proceedings of the Physical Society. - 1965.

- T. 85. - №. 6. - C. 1185.

92. Yamagata H., Asayama K. NMR study of antiferromagnetic a-Mn metal //Journal of the Physical Society of Japan. - 1972. - T. 33. - №. 2. - C. 400408.

93. Iuçan V., Pop I., Chechernikov V. I. Coexistence of the Itinerant Antiferromagnetism with Localized Magnetic Moments in Cr—Mn Alloys //physica status solidi (b). - 1973. - T. 58. - №. 2. - C. 785-789.

94. Xi H., White R. M. Angular dependence of exchange anisotropy in Ni 81 Fe 19/CrMnPt x bilayers //Journal of applied physics. - 1999. - T. 86. - №. 9. -C. 5169-5174.

95. Park G. B., Song J. O., Lee S. R. Magnetic properties of spin valves with antiferromagnetic CrMnPt deposited at various Ar pressures //Journal of applied physics. - 2005. - T. 97. - №. 10.

96. Wobrauschek P. Total reflection x-ray fluorescence analysis—a review //X-Ray Spectrometry: An International Journal. - 2007. - T. 36. - №. 5. - C. 289300.

97. Hubert A., Schäfer R. Magnetic domains: the analysis of magnetic microstructures. - Springer Science & Business Media, 1998.

98. Нагорнов Ю. С., Ясников И. С., Тюрьков М. Н. Способы исследования поверхности методами атомно-силовой и электронной микроскопии. - 2012.

99. Фещенко А. А. и др. Особенности проявления антиферромагнетизма сплава Cr-Mn в составе пленочных композитов типа (Cr-Mn)/Fe //Физика твердого тела. - 2023. - Т. 65. - №. 6. - С. 961-966.

100. Васьковский В. О. и др. Влияние буферных покрытий на структурное состояние и магнитные свойства пленок (Cr-Mn)/Fe //Журнал технической физики. - 2023. - Т. 93. - №. 5. - С. 679-686.

101. Aley N. P. et al. Texture effects in IrMn/CoFe exchange bias systems //IEEE Transactions on Magnetics. - 2008. - Т. 44. - №. 11. - С. 2820-2823.

102. Stobiecki T. et al. Microstructure, texture and magnetic coupling parameters of Ir-Mn-based magnetic tunnel junction //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2007. - Т. 316. - №. 2. - С. e998-e1001.

103. Blachowicz T., Ehrmann A. Exchange bias in thin films—An update //Coatings. - 2021. - Т. 11. - №. 2. - С. 122.

104. The Materials Project / [Электронный ресурс] //: [сайт]. — URL: https://next-gen.materialsproject.org/ (дата обращения: 27.03.2025).

105. Маскаева Л. Н. и др. Особенности состава и морфологии пленок Cd _x Pb _1-x S, сформированных на различных подложках //Физика твердого тела. - 2020. - Т. 62. - №. 12. - С. 2157-2168.

106. Mauri D. et al. Novel method for determining the anisotropy constant of MnFe in a NiFe/MnFe sandwich //Journal of applied physics. - 1987. - Т. 62. -№. 7. - С. 2929-2932.

107. Moskalev M. E. et al. Antiferromagnetic Cr-Mn alloys: Crystal structure, magnetic anisotropy, and exchange bias in magnetron-sputtered polycrystalline thin films //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2024. -Т. 596. - С. 171958.

108. Smilgies D. M. Scherrer grain-size analysis adapted to grazing-incidence scattering with area detectors // Journal of applied crystallography. 2009. V. 42. №. 6. P. 1030-1034.

109. Hajiabadi M. G., Zamanian M., Souri D. Williamson-Hall analysis in evaluation of lattice strain and the density of lattice dislocation for nanometer scaled ZnSe and ZnSe: Cu particles //Ceramics International. - 2019. - Т. 45. - №. 11. -С. 14084-14089.

110. Gilmore C. J., Kaduk J. A., Schenk H. (ed.). International Tables for Crystallography, Volume H: Powder Diffraction. - John Wiley & Sons, 2019.

111. Васьковский В. О. и др. Вариации обменного смещения и магнитная анизотропия пленочных структур на основе антиферромагнетика FeMn. //Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2024. - Т. 165. - №. 5. - С. 665-672.

112. Фещенко А.А., Москалев М.Е., и др. Влияние структурно-композиционных факторов на реализацию эффекта обменного смещения в пленках (Cr-Mn)/Fe20Ni80//Физика металлов и металловедение. - 2023. - Т. 124. - №. 9. - С. 830-837.

113. Kang J. et al. Current-induced manipulation of exchange bias in IrMn/NiFe bilayer structures //Nature communications. - 2021. - Т. 12. - №. 1. -С. 6420.

114. Фещенко А. А. и др. Влияние толщины и легирования вольфрамом антиферромагнитных слоев Cr-Mn на микроструктуру и гистерезисные свойства пленок типа Cr-Mn/FM (FM= Fe, Fe _20 Ni _80, Fe _10 Co _90, Fe _60 Co _20 B _20) //Физика твердого тела. - 2025. - Т. 67. - №. 6. - С. 1101-1111.

115. Morley N. A. et al. Room temperature organic spintronics //Journal of Applied Physics. - 2008. - Т. 103. - №. 7.

116. Vashisht G. et al. Pinning-assisted out-of-plane anisotropy in reverse stack FeCo/FePt intermetallic bilayers for controlled switching in spintronics //Journal of Alloys and Compounds. - 2021. - Т. 877. - С. 160249.

117. Tsai K. Y., Tsai M. H., Yeh J. W. Sluggish diffusion in co-cr-fe-mn-ni high-entropy alloys //Acta Materialia. - 2013. - Т. 61. - №. 13. - С. 4887-4897.

118. Васьковский В. О. и др. Магниторезистивная среда на основе пленочной структуры Fe 20Ni80/Fe50Mn50 //Журнал технической физики. -2015. - Т. 85. - №. 1. - С. 118-125.

119. Wong B. Y. et al. Structural origin of magnetic biased field in NiMn/NiFe exchange coupled films //Journal of applied physics. - 1996. - Т. 79. -№. 10. - С. 7896-7904.

120. Кулинич С. А. и др. Влияние температуры подложки и скорости осаждения на начальный рост тонких пленок ниобата-танталата лития, полученных методом термальной плазмы //Физика твердого тела. - 2006. - Т. 48. - №. 5. - С. 850-857.

121. Джумалиев А. С., Высоцкий С. Л., Сахаров В. К. Влияние напряжения смещения и скорости осаждения на структуру и коэрцитивность пленок NiFe //Физика твердого тела. - 2020. - Т. 62. - №. 12. - С. 2174-2179.

122. Kulesh N. A. et al. Micromagnetic analysis of temperature dependences of hysteresis properties of polycrystalline films with exchange bias //Physics of Metals and Metallography. - 2021. - Т. 122. - №. 9. - С. 855-860.

123. Soeya S. et al. Effect of metallic additives (M) on the exchange coupling of antiferromagnetic CrMnM x films to a ferromagnetic Ni 81 Fe 19 film //Journal of applied physics. - 1997. - Т. 81. - №. 9. - С. 6488-6490.

124. Kashyap A. et al. Anisotropy of W in Fe and Co //IEEE transactions on magnetics. - 2011. - Т. 47. - №. 10. - С. 3336-3339.

125. Gao T. R. et al. Combinatorial exploration of rare-earth-free permanent magnets: Magnetic and microstructural properties of Fe-Co-W thin films //Applied Physics Letters. - 2013. - Т. 102. - №. 2.

126. Sulitanu N. Structural origin of perpendicular magnetic anisotropy in Ni-W thin films //Journal of magnetism and magnetic materials. - 2001. - Т. 231. -№. 1. - С. 85-93.

127. Балымов К. Г. и др. Особенности перемагничивания пленок TbCo/Fe19Ni81 с однонаправленной анизотропией //Физика металлов и металловедение. - 2010. - Т. 110. - №. 6. - С. 550-555.

128. Morales R. et al. Exchange-bias phenomenon: the role of the ferromagnetic spin structure //Physical Review Letters. - 2015. - Т. 114. - №. 9. -С.097202.

129. Ali M. et al. Exchange bias using a spin glass //Nature Materials. -2007. - Т. 6. - №. 1. - С. 70-75.

Список публикаций по теме диссертации

1. Фещенко, А. А., Москалев, М. Е., Горьковенко, А. Н., Лепаловский, В. Н., Степанова, Е. А., Кравцов, Е. А., & Васьковский, В. О. Особенности проявления антиферромагнетизма сплава Cr-Mn в составе пленочных композитов типа (Cr-Mn)/Fe //Физика твердого тела. - 2023. - Т. 65. - №. 6. - С. 961-966.

2. Фещенко А.А., Москалев М.Е., Северова С.В., Горьковенко А.Н., Лепаловский В.Н., Селезнева Н.В., Кравцов Е.А., Васьковский В.О. Влияние структурно-композиционных факторов на реализацию эффекта обменного смещения в пленках (Cr-MnyFe^NW/Физика металлов и металловедение. -2023. - Т. 124. - №. 9. - С. 830-837.

3. Васьковский, В. О., Фещенко, А. А., Москалев, М. Е., Лепаловский, В. Н., Кравцов, Е. А., & Горьковенко, А. Н. Влияние буферных покрытий на структурное состояние и магнитные свойства пленок (Cr-Mn)/Fe //Журнал технической физики. - 2023. - Т. 93. - №. 5. - С. 679-686.

4. Moskalev, M. E., Feshchenko, A. A., Kravtsov, E. A., Kudyukov, E. V., Yushkov, A. A., Lepalovskij, V. N., & Vas' kovskiy, V. O. Antiferromagnetic Cr-Mn alloys: Crystal structure, magnetic anisotropy, and exchange bias in magnetron-sputtered polycrystalline thin films //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2024. - Т. 596. - С. 171958.

5. Фещенко А. А., Москалев, М. Е., Юшков, А. А., Семенова, С. В., Лепаловский, В. Н., Кравцов, Е. А., Васьковский, В. О. Влияние толщины и легирования вольфрамом антиферромагнитных слоев Cr-Mn на микроструктуру и гистерезисные свойства пленок типа Cr-Mn/FM (FM= Fe, Fe _20 Ni _80, Fe _10 Co _90, Fe _60 Co _20 B _20) //Физика твердого тела. -2025. - Т. 67. - №. 6. - С. 1101-1111.

Благодарности

Выражаю бесконечную благодарность своему научному руководителю, д.ф.-м.н., профессору Владимиру Олеговичу Васьковскому за всестороннюю поддержку на протяжении моего обучения и работы в УрФУ, а также за развитие профессиональных и личностных качеств, за многочасовые обсуждения результатов и чуткое отношение к непредвиденным ситуациям.

Отдельную благодарность хочется выразить с. н. с. отдела магнетизма твердых тел к.ф.-м.н., Михаилу Евгеньевичу Москалеву за помощь и поддержку на протяжении моего обучения в аспирантуре, за научное консультирование и участие в обсуждении полученных результатов.

Выражаю признательность с. н. с. отдела магнетизма твердых тел к.ф.-м.н., Владимиру Николаевичу Лепаловскому за получение всех пленочных образцов, исследуемых в работе. Благодарю с. н. с. отдела магнетизма твердых тел к.ф.-м.н., Антона Александровича Юшкова за проведение исследований микроструктуры пленок. Выражаю признательность с. н. с. отдела магнетизма твердых тел к.ф.-м.н., Александра Николаевича Горьковенко за помощь температурных исследований и с. н. с. отдела магнетизма твердых тел к.ф.-м.н., Егора Владимировича Кудюкова за помощь в освоении методов температурных измерений тонкопленочных образцов. Благодарю заведующую лабораторий рентгеновской аттестации веществ и материалов к.ф.-м.н., Надежду Владимировну Селезневу и г. н. с. института физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН Евгения Алексеевича Кравцова за проведение рентгеноструктурного анализа.

Благодарю сотрудников Отдела магнетизма твердых тел НИИ ФПМ и Кафедры магнетизма и магнитных наноматериалов ИЕНиМ УрФУ, а также наших студентов за возможность профессионального развития в дружном и сплоченном коллективе. Особую благодарность выражаю к.ф.-м.н., Елене Александровне Степановой за открытие для меня научного мира.

Хочу выразить благодарность своей семье и близким друзьям за моральную поддержку и веру в меня.