Дослідження електропровідності та магніторезистивних властивостей плівкових систем на основі Fe20Ni80 та SiO
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe71.11.909Ключові слова:
гранульованi тонкi плiвки, дискретнi багатошаровi структури, спiльне випаровування, послiдовна конденсацiя, магнiтоопiр, режим провiдностiАнотація
У роботі досліджено електропровідність і магніторезистивні властивості тонких гранульованих плівок (Fe20Ni80 + SiO)/Sub у вихідному стані та після відпалу за температури 600 K, а також дискретних багатошарових структур [Fe20Ni80(d)/SiO(5)]5/Sub. Показано, що поведінка магнітоопору визначається типом тонкоплівкового зразка, термічною обробкою та складом компонентів. Ізотропний магнітоопір спостерігається у гранульованих тонких плівках у вихідному стані з вмістом магнітного компонента 20–70 об.%, у гранульованих тонких плівках, відпалених за температури 600 K, із вмістом магнітного компонента 20–40 об.%, а також у дискретних багатошарових структурах, відпалених за температури 600 K, з ефективною товщиною магнітного шару 4–5 нм. Встановлено, що експоненціальна температурна залежність питомого опору спостерігається у гранульованих тонких плівках (Fe20Ni80 + SiO)/Sub лише за вмісту магнітного компонента 20–30 об.%. На відміну від них, для дискретних багатошарових структур [Fe20Ni80(d)/SiO(5)]5/Sub перехідний режим провідності спостерігається вже для d = 3 нм.
Посилання
1. B.J. Chen, M. Zeng, K.H. Khoo, D. Das, X. Fong, S. Fukami, S. Li, W. Zhao, S.S.P. Parkin, S.N. Piramanayagam, S.T. Lim. Spintronic devices for high-density memory and neuromorphic computing - A review. Mater. Today 70, 193 (2023).
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2023.10.004
2. X. Deng, Y. Su, M. Xu, D. Gong, J. Cai, M. Akhter, K. Chen, S. Li, J. Pan, C. Gao, D. Li, W. Zhang, W. Xu. Magnetic micro/nanorobots for biological detection and targeted delivery. Biosens. Bioelectron. 222, 114960 (2023).
https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114960
3. N. Afonso, C. Lopes, G. Siqueira, M.A. Correa, A. Morais, J. Laranjeira, F. Vaz, M. Andritschky, A. Ferreira. The duality of thermal and magnetic properties of Ni-Ta thin films: A new generation of sensing devices. Measurement 246, 116758 (2025).
https://doi.org/10.1016/j.measurement.2025.116758
4. Yuanwei Lin. Ultra-thin films in electronics and microelectronics. Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, 1 (2024).
5. Mengjuan Mi, Han Xiao, Lixuan Yu, Yingxu Zhang, Yuanshuo Wang, Qiang Cao, Yilin Wang. Two-dimensional magnetic materials for spintronic devices. Mater. Today Nano 24, 100408 (2023).
https://doi.org/10.1016/j.mtnano.2023.100408
6. M. Nichterwitz, S. Honnali, J. Zehner, S. Schneider, D. Pohl, S. Schiemenz, S.T.B. Goennenwein, K. Nielsch, K. Leistner. Control of positive and negative magnetoresistance in iron oxide-iron nanocomposite thin films for tunable magnetoelectric nanodevices. ACS Appl. Electron. Mater. 2, 2543 (2020).
https://doi.org/10.1021/acsaelm.0c00448
7. Bao-Huei Huang, Yu-Hsiang Fu, Chao-Cheng Kaun, Yu-Hui Tang. Determining perpendicular magnetic anisotropy in Fe/MgO/Fe magnetic tunnel junction: A DFT-based spin-orbit torque method. J. Magn. Magn. Mater. 585, 171098 (2023).
https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2023.171098
8. I.M. Pazukha, Yu.O. Shkurdoda. Crystal structure, phase state, and magnetoresistive properties of nanostructured thin-film systems based on permalloy and noble metals. Prog. Phys. Met. 23, 613 (2022).
https://doi.org/10.15407/ufm.23.04.613
9. I.M. Pazukha, V.V. Shchotkin, Yu.O. Shkurdoda. Structure, magnetic and magnetoresistive properties of composite materials based on ferromagnetic metals and alloys with different types of dielectric matrix. Prog. Phys. Met. 20, 672 (2019).
https://doi.org/10.15407/ufm.20.04.672
10. V.B. Tarelnyk, Ie.V. Konoplianchenko, O.P. Gaponova, N.V. Tarelnyk, V.S. Martsynkovskyy, B.O. Sarzhanov, O.A. Sarzhanov, B. Antoszewski. Effect of laser processing on the qualitative parameters of protective abrasion-resistant coatings. Powder Metall. Met. Ceram. 58, 703 (2020).
https://doi.org/10.1007/s11106-020-00127-8
11. J.B. Wang, L.S. Wang, H.Z. Guo, M. Lei, Q.F. Zhang, G.H. Yue, Y. Chen, D.L. Peng. Structural and magnetic properties of Fe65Co35@Ni0.5Zn0.5Fe2O4 composite thin films prepared by a novel nanocomposite technology. J. Alloys Compd. 608, 323 (2014).
https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.04.157
12. Xiaoli Li, Yanchun Li, Yana Shi, Fanfan Du, Yuhao Bai, Zhiyong Quan, Xiaohong Xu. Electrically-controlled resistance and magnetoresistance in a SiO2-Co film. Mater. Lett. 194, 227 (2017).
https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.02.028
13. J.C. Denardin, M. Knobel, L.S. Dorneles, L.F. Schelp. Structural, magnetic and transport properties of discontinuous granular multilayers. J. Magn. Magn. Mater. 294, 206 (2005).
https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2005.03.036
14. I. Shpetnyi, S. Vorobiov, V. Komanicky, I. Iatsunskyi, V. Grebinaha, Yu.I. Gorobets, V. Tkachenko, P. Skokowski, T. Luciński, S. Jurga. Thickness and composition dependences of magnetic and magnetoresistive properties of CoxAg100−x alloy thin films. J. Magn. Magn. Mater. 527, 167762 (2021).
https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2021.167762
15. O. Vitayaya, P.Z.Z. Nehan, D.R. Munazat, M.T.E. Manawan, B. Kurniawan. Magnetoresistance (MR) properties of magnetic materials. RSC Adv. 14, 18617 (2024).
https://doi.org/10.1039/D4RA01989J
16. P. Ritzinger, K. Výborný. Anisotropic magnetoresistance: materials, models and applications. R. Soc. Open Sci. 10, 230564 (2023).
https://doi.org/10.1098/rsos.230564
17. G.W. Huang, F.T. Yuan, P.H. Lin, K.Y. Wei, H.W. Chang. Enhancement of anisotropic magnetoresistance for NiFe films with IrMn capping layer. Surf. Coat. Technol. 525, 133325 (2026).
https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2026.133325
18. Shuyun Wang, Tiejun Gao, Cuntao Wang, Jianfang He. Studies of anisotropic magnetoresistance and magnetic property of Ni81Fe19 ultra-thin films with the lower base vacuum. J. Alloys Compd. 554, 405 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.12.004
19. M.A.S. Boff, B. Canto, F. Mesquita, R. Hinrichs, G.L.F. Fraga, L.G. Pereira. Non-ohmic behavior of metal-insulator granular thin films in low-field regime (eV ≪ ≪ kBT). J. Appl. Phys. 120, 155103 (2016).
https://doi.org/10.1063/1.4965870
20. Ping Sheng. Electronic transport in granular metal films. Philos. Mag. B 65, 357 (1992).
https://doi.org/10.1080/13642819208207638
21. E.B. Dokukin, R.V. Erhan, A.Kh. Islamov, M.E. Dokukin, N.S. Perov, E.A. Gan'shina. Formation of the magnetic fractal structure in Co-SiO2 granular nanocomposite system at percolation threshold. Phys. Status Solidi B 250, 1656 (2013).
https://doi.org/10.1002/pssb.201248379
22. A. García-García, A. Vovk, J.A. Pardo, P. Strichovanec, C. Magén, E. Snoeck, P.A. Algarabel, J.M. De Teresa, L. Morellón, M.R. Ibarra. Determination of the percolation threshold in Fe/MgO magnetic granular multilayers. J. Phys.: Condens. Matter 22, 056003 (2010).
https://doi.org/10.1088/0953-8984/22/5/056003
23. C.R. Tellier, A.J. Tosser. Size Effects in Thin Films (Elsevier, 1982) [ISBN: 978-0-444-42106-7].
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
