Csatolási, anizotrópia és domén-jelenségek mágneses vékonyrétegekben
Title in English
Coupling, anisotropy and domain phenomena in magnetic thin films
Panel
Physics 1
Department or equivalent
Material Science by Nuclear Methods Department (Wigner Research Centre for Physics)
Participants
Bakonyi, Imre Bottyán, László Deák, László Major, Márton Szilágyi, Edit
Starting date
2004-01-01
Closing date
2008-12-31
Funding (in million HUF)
17.381
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Antiferromágnesesen (AF) csatolt fémes multirétegek fontos szerepet játszanak mind az alapkutatásban, mind a mágneses adatrögzítésben és szenzorikában. A projekt célja volt egyes, az óriás mágneses ellenállás (GMR) jelenségén alapuló nanoeszközök teljesítőképességét befolyásoló csatolási és mágneses anizotrópia tulajdonságok, valamint mágneses doménjelenségek felderítése. Kísérleti módszereink a mágnesezettség és a mágneses ellenállás mérése, a neutronreflektometria, a szinkrotron-Mössbauer-reflektometria (SMR) és a Mössbauer-polarimetria voltak. A projekt főbb eredményei:
Azonosítottuk a szuperparamágneses tartományok GMR-járulékát elektrolitikusan leválasztott Co/Cu multirétegekben, módszert dolgoztunk ki annak elkülönítésére és minimalizálására.
Felderítettük az AF-domének érésének mechanizmusát erősen csatolt Fe/Cr multirétegekben, igazoltuk abban a koercitív erő szerepét. A „túltelítési doménmemória-hatást” a réteg-réteg-csatolás laterális eloszlásával magyaráztuk. Két új doménátalakulást, a hőmérsékletindukált érést és a komplex durvulást találtuk meg és elemeztük. Kifejlesztettük az érés Monte Carlo-szimulációját és általános sejtautomata-modelljét. Megalkottuk a diffúz SMR teljes DWBA-elméletét és –algoritmusát.
Kidolgoztuk a laboratóriumi és a szinkrotronos vékonyréteg-Mössbauer-polarimetria elveit és a módszereket Fe/Cr és Fe/Gd multirétegek csatolási tulajdonságainak vizsgálatára alkalmaztuk. Megépítettük és beüzemeltük a világ első CEMS polarimétereit.
Results in English
Antiferromagnetically (AF) coupled metallic multilayers play an important role in fundamental science as well as in magnetic recording technology and sensorics. The project aimed at clarifying coupling and magnetic anisotropy properties and also magnetic domain phenomena influencing the performance of nanodevices based on giant magnetoresistance (GMR). Experimental methods included measurement of magnetisation and magnetoresistance, neutron reflectometry, synchrotron Mössbauer reflectometry (SMR) and Mössbauer polarimetry. Main results of the project:
GMR contribution of superparamagnetic regions in electrodeposited Co/Cu multilayers was identified; a method was developed for separating and minimising it.
The mechanism of ripening of AF domains in strongly-coupled Fe/Cr multilayers was elucidated and the role of coercivity was demonstrated. ‘Supersaturation memory effect’ was ascribed to lateral distribution of the layer-layer coupling. Two new domain transformations, viz. temperature-induced ripening and complex coarsening were found and analysed. A Monte Carlo simulation and a general cellular automaton model of ripening were developed. Full DWBA theory and algorithm of diffuse SMR were established.
Principles of laboratory and synchrotron thin-film Mössbauer polarimetry were elaborated and the methods were applied to studying coupling properties of Fe/Cr and Fe/Gd multilayers. The world’s first CEMS polarimeters were built and put into operation.
Nagy DL; Bottyán L; Deák L; Major M; Szilágyi E; Tanczikó F: Domének keletkezése és átalakulásai antiferromágnesesen csatolt multirétegekben, Fizikai Szemle 54: 368-372, 2004
Tanczikó F; Deák L; Nagy DL; Bottyán L;: Conversion electron Mössbauer spectroscopy with a linearly polarized source, Nucl Instr Meth Phys Res B 226: 461-467, 2004
Bakonyi I; Péter L: Progress on electrodeposited multilayer films with giant magnetoresistance (GMR) behaviour: 1993-2004, In: Proc. 8th Int Symp. on Magnetic Materials, Processes and Devices, (The Electrochemical Society, Pennington, New Jersey, U.S.A., 2006), ECS PV 2004-23, pp. 227-244, 2006
Bakonyi I; Péter L: Electrodeposited multilayer films with giant magnetoresistance (GMR) behaviour, In: Proc. Int. Workshop on Nanostructured Materials in Electroplating, (St. Kliment Ohridski University Press, Sofia, 2006), pp. 75-80, 2006
Cziráki Á, Péter L, Weihnacht V, Tóth J, Simon E, Pádár J, Pogány L, Schneider CM, Gemming T, Wetzig K, Tichy G, Bakonyi I: Structure and giant magnetoresistance behaviour of Co-Cu/Cu multilayers electrodeposited under various deposition conditions, J Nanosci Nanotechnol 6, 2000-2012, 2006
Péter L, Rolik Z, Kiss LF, Tóth J, Weihnacht V, Schneider CM, Bakonyi I: Temperature dependence of the giant magnetoresistance and magnetic properties in electrodeposited Co Cu/Cu multilayers: the role of superparamagnetic regions, Phys Rev B 73, 174401, 2006
Deák L, Bottyán L, Nagy DL, Spiering H, Khaidukov YuN, Yoda Y: Perturbative Theory of Grazing-Incidence Diffuse Nuclear Resonant Scattering of Synchrotron Radiation, Phys Rev B 76: 224420, 2007
Major M, Bottyán L, Meersschaut J, Nagy DL, Petrenko AV, Tanczikó F: Supersaturation of antiferromagnetically coupled multilayers: a comparative polarised neutron reflectometry study, Physica B 397: 53-55, 2007
Péter L, Bakonyi I: Electrodeposition and properties of nanoscale magnetic/non-magnetic metallic multilayer films, In: Ed. G. Staikov, Electrocrystallization in Nanotechnology (Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2007), Chapter 12, pp. 242-260, 2007
Péter L, Weihnacht V, Tóth J, Pádár J, Pogány L, Schneider CM, Bakonyi I: Influence of superparamagnetic regions on the giant magnetoresistance of electrodeposited Co-Cu/Cu multilayers, J Magn Magn Mater 312: 258-265, 2007
Tanczikó F, Bottyán L, Deák L, Merkel DG, Nagy DL: Sign Determination of the Hyperfine Field by Elliptically Polarized Mössbauer Source, Hyp Int 188: 79-84, 2009
